信号素4D（Semaphorin 4D）及神经丛素-B1（Plexin-B1）在介导肿瘤血管新生中的作用机制研究

基于肿瘤血管新生的新发现，本课题旨在研究信号素4D(Semaphorin 4D)及神经丛素-B1(Plexin-B1)参与调控肿瘤血管新生及肿瘤生长和发展的基本机制，探讨Semaphorin 4D/Plexin-B1信号途径与缺氧调控关键信号缺氧诱导因子-1(HIF-1)传导途径的相互关系，探索Sema4D/Plexin-B1与相关缺氧调控信号分子及转录因子的相互作用，揭示Sema4D基因启动子区中与HIF-1结合的缺氧调控区域及序列位点，研究HIF-1调控的Sema4D在介导肿瘤血管新生中的作用及与VEGF在介导肿瘤血管新生中的相互关系，探讨肿瘤细胞自分泌及旁分泌Sema4D信号在肿瘤形成中的作用。研究结果将进一步阐明肿瘤血管新生的基本机制以及介入其中的信号传导网络，为以抑制肿瘤血管新生为靶点的肿瘤治疗提供新的理论依据，探索肿瘤治疗的新靶点及新途径。

本课题旨在研究信号素4D(Sema4D)与神经丛素-B1(Plexin-B1)受体参与调控肿瘤血管新生及肿瘤生长和发展的基本机制。通过本项目研究建立了肿瘤血管研究的多个技术平台。完成了近100余份临床大肠癌、肺癌及肝癌等实体瘤病理切片Sema4D免疫组化染色，结果表明84.85% 大肠癌样品表现出中度到强的Sema4D的表达，其中高、中、低分化癌的阳性率分别为77.27%、96.67%和71.43%。同时，利用宫颈癌组织样本对与Sema4D的调控可能相关的HPV E6/E7肿瘤相关基因进行突变分析，发现了E6/E7主要突变位点。另外，我们检测了5个大肠癌细胞系及4个肺癌细胞系中Sema4D及Plexin-B1的表达，结果表明Sema4D及Plexin-B1表达水平在大肠癌细胞中均较高。为探讨HIF-1α和Sema4D的关系，对肿瘤组织连续切片并分别进行HIF-1α和Sema4D免疫组化染色，Sema4D呈现细胞膜阳染，而HIF-1α呈现细胞核阳染，且共定位在相同的细胞及组织区域。另外，研究发现HIF-1α能够上调大肠癌Caco-2细胞和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)细胞中Sema4D表达，表明HIF-1具有调控Sema4D表达的作用。双荧光报告基因质粒检测结果表明，在HUVEC细胞中HIF-1α主要结合在Sema4D启动子区HRE4，而在Caco-2细胞中，HIF-1α主要结合位点为HRE2。体外HUVEC细胞成管实验证明，Sema4D能增强HUVEC细胞促血管生成的响应，并促进细胞形成小管。同时，体外迁移实验表明，即使VEGF背景条件不同，Sema4D均能够增强HUVEC细胞运动迁移的能力。裸鼠移植瘤实验也进一步证明无论肿瘤细胞VEGF背景水平高低，Sema4D均能够介导血管新生和肿瘤生长发育。另外，我们的研究还表明肿瘤细胞分泌的Sema4D与其表面Plexin-B1结合后对肿瘤细胞自身的PI3K/Akt信号通路具有激活作用。肿瘤细胞通过旁分泌Sema4D介导肿瘤血管新生，通过自分泌Sema4D促进肿瘤细胞的生长发育及迁移。上述研究进一步阐明了肿瘤血管新生的基本机制及介入其中的信号传导网络，研究结果表明Sema4D可以作为抗血管生成治疗的候选靶点，特别是在抗VEGF单一靶向治疗无效或肿瘤产生耐药情况下可选择的治疗靶点。