侵袭性乳腺癌细胞cyclinD1b通过诱导TAM形成从而促进肿瘤转移的分子机制

In tumor microenvironment, the crosstalk between breast cancer cells and macrophages promotes tumor metastasis. Recently studies showed that the aggressive mesenchymal-like breast cancer cells have a selective advantage in activating macrophages to a TAM-like phenotype. However, underlying mechanisms are not fully defined. Cyclin D1b variant arises as a consequence of alternative splicing of the CCND1 transcript,which play a unique role in promoting breast cancer metastasis as opposed to the role of cyclin D1a in cell proliferation. Our previous studies show that cyclin D1b is high expressed in breast cancer tissues and in relevant with clinical stages. Morover, cyclin D1b can induce aggressive phenotype of breast cancer cells. The macrophages cocultured with above breast cancer cells can further promote malignant phenotype of breast cancer cells. Furthermore, Human Cytokine Antibody Array show that cyclin D1b promotes breast cancer cell producing SDF-1, which can recruit and affect macrophage polarization. Based on our preliminary data, we hypothesize that cyclin D1b transfer macrophage to TAM-like phenotype and thus contributes to metastasis. We propose the following main aims: 1) To explore whether and how cyclin D1b effect EMT and cytokine realease of breast cancer cells; 2) To find out whether and how breast cancer cells induce TAM by overexpression cyclin D1b; 3) To explore whether SDF-1 signal involves in the crosstalk between breast cancer cells and TAMs. If the proposed aims are well accomplished, the findings will provide great benefit for breast cancer research.

研究显示，巨噬细胞向TAM极化能促进肿瘤转移，侵袭性乳腺癌细胞诱导TAM形成有显著优势，但其机制尚不十分明确。cyclinD1b是近年来发现的细胞周期蛋白D1异构体之一，其功能与传统cyclinD1a截然不同。我们前期工作表明：cyclinD1b不参与细胞周期调控，但是与乳腺癌临床分期正相关，促进肿瘤转移；促使乳腺癌细胞出现高侵袭表型，其培养上清能诱导巨噬细胞出现类似TAM的表型和功能；进一步细胞因子芯片检测发现，cyclinD1b促进乳腺癌细胞分泌SDF-1等诱导TAM形成的细胞因子。因此，我们假设侵袭性乳腺癌细胞cyclinD1b可能通过诱导TAM形成从而促进肿瘤转移。为此，本项目拟进一步明确cyclinD1b对乳腺癌细胞生物学行为的影响；继而证实cyclinD1b是否诱导巨噬细胞向TAM转化从而促进肿瘤转移；最后探讨其机制。本项目能为乳腺癌转移机理研究和发现治疗新靶标提供新思路。

cyclinD1b是cyclinD1前体mRNA经选择性剪接形成的异构体，具有不同于传统cyclinD1（a）的功能，不同于参与细胞周期活动，而主要促使肿瘤细胞侵袭转移。本项目从两个方面研究其在影响肿瘤细胞与微环境对话的作用及机制。肿瘤与慢性炎症微环境有许多共通之处，其中TLR4配体的存在不仅与慢性炎症的迁延相关，也促进肿瘤的发生和发展。第一方面，本研究证明cyclinD1b增强乳腺癌细胞对细胞外TLR4配体的敏感性，更容易发生EMT从而形成更有侵袭能力的肿瘤细胞亚群，其主要通过上调整合素αvβ3实现的。大量研究表明，高侵袭能力的乳腺癌细胞才能诱导巨噬细胞向促瘤亚型极化，反过来进一步诱导乳腺癌细胞EMT和转移。本项目第二方面研究发现cyclinD1b进一步促进乳腺癌细胞-巨噬细胞相互作用，促进肿瘤转移。首先，通过靶向正调控cyclinD1b在乳腺癌细胞MCF-7中的表达，与人单核-巨噬细胞THP-1进行体外共培养，结果显示共培养后的巨噬细胞出现了类似于M2亚型的表型，并且出现高分泌MMPs等肿瘤相关巨噬细胞相关功能。进一步，共培养体系中高表达cyclinD1b乳腺癌细胞明显发生EMT改变；被诱导后的巨噬细胞能反过来促使低表达cyclinD1b乳腺癌细胞也发生EMT形态学和功能学改变，相反，低表达cyclinD1b乳腺癌细胞-巨噬细胞共培养体系中的肿瘤细胞则未发生此改变。细胞因子芯片技术提示，众多细胞因子参与此过程的发生，其中变化最为明显的是SDF-1。通过化学阻断剂证明SDF-1在此过程中确实扮演重要角色。最新研究显示， cyclinD1b作为一个非常重要的癌基因在小鼠乳腺癌发生发展过程中发挥重要作用，这为我们的体内研究提供了新的思路。通过在4T1细胞中过表达cyclinD1b，我们发现同样可以促使4T1更好地诱导巨噬细胞向TAM转化。通过共培养皮下接种，我们得到类似结果。本研究在前期基础上，发现cyclinD1b异构体直接改变肿瘤细胞生物学不仅特性，更能改变肿瘤细胞对肿瘤微环境中的分子及细胞的反应性，可能是连接乳腺癌细胞-巨噬细胞相互作用的纽带。这是cyclinD1b异构体新功能的发掘，也有望成为切断乳腺癌细胞-巨噬细胞对话的新靶点。