组蛋白修饰相关基因MTA3通过长非编码RNA SOX2OT调控食管鳞癌细胞可塑性

Cancer cell plasticity gives rise to the acquisition of cancer stemness and induces epithelial-mesenchymal transition (EMT), which drives metastasis, progression and drug resistance. However, the underlying mechanism is unclear. Our preliminary data showed that cytokine induces cell plasticity in esophageal cell squamous carcinoma (ESCC), metastatic tumor antigen 3 (MTA3) is closely associated with cancer cell plasticity, and both MTA3 and its functional partner HDAC are involved in the repression of long noncoding RNA (lncRNA) SOX2OT. We reasoned that MTA3 regulates ESCC cell plasticity via repression of SOX2OT transcription in a HDAC dependent manner. We thus first set to clarify the MTA3's regulation on ESCC cell plasticity using cultured cells, animal model, patient specimen and bioinformatic data mining. Second, we will verify that SOX2OT mediates MTA3's regulation on ESCC cell plasticity. Third, we will elucidate that MTA3 represses the transcription of SOX2OT in a HDAC dependent manner. ESCC is highly incident in China. The project is of importance for the insight of regulatory mechanism on cancer cell plasticity, and is favorable to design the novel anti-cancer therapeutic strategy.

肿瘤细胞可塑性能够促进EMT并增强肿瘤细胞干性，是肿瘤耐药，转移和复发的根源,但调节机制不明。前期工作表明：炎症因子诱导食管鳞癌（ESCC）细胞可塑性；转移相关蛋白3（MTA3）和ESCC细胞可塑性密切相关；MTA3和其功能伴侣组蛋白去乙酰化酶（HDAC）均参与调节肿瘤干性相关的长非编码RNA (lncRNA) SOX2OT的表达。据此提出假说：MTA3通过SOX2OT调控ESCC肿瘤细胞可塑性；MTA3通过组蛋白去乙酰化调节SOX2OT的转录。本研究拟①应用炎症诱导模型，在体外和体内水平，并结合临床标本和生物信息，确认MTA3抑制ESCC细胞可塑性；②在体外和体内水平验证SOX2OT介导MTA3对ESCC细胞可塑性的调控；③在分子水平探讨MTA3通过组蛋白去乙酰化抑制SOX2OT转录。课题以我国高发的食管鳞癌为研究对象，旨在探索肿瘤细胞可塑性的作用和关键调控通路，为治疗肿瘤提供新的思路。

肿瘤细胞干性在维持肿瘤恶性特征和促进转移等方面发挥重要作用，然而其背后的分子机制远未阐明。虽然SOX2在肿瘤发展和肿瘤细胞干性中的重要性已被广泛报道，但转移相关蛋白3（MTA3）在这些过程中的作用尚不清楚。在本研究中我们以食管鳞癌为模型，探讨MTA3在肿瘤细胞可塑性和转移中的作用。生物信息分析、定量PCR，结合免疫组化表明MTA3在食管鳞癌组织中表达下调。相关性分析显示MTA3表达与肿瘤浸润深度和临床分期负相关。预后分析则显示MTA3低表达病人预后更差，且MTA3是食管鳞癌病人独立不良预后因子。功能实验表明，MTA3抑制食管鳞癌细胞干性和体内外转移。通过干性PCR芯片，发现SOX2是MTA3潜在靶基因，但MTA3并不直接调节其表达。进一步分析发现MTA3直接抑制SOX2OT，进而抑制SOX2表达，且MTA3的这种抑制作用依赖于转录因子GATA3。最后临床分析发现，食管鳞癌组织中MTA3表达与SOX2OT和SOX2表达负相关，且MTA3低/SOX2高表达的病人预后显著低于其他类型的病人，且可作为食管鳞癌病人独立预后不良因子。与食管鳞癌类似，MTA3在舌癌中表达下调且预示病人预后不良，功能和机制研究显示MTA3通过调节SOX2抑制肿瘤细胞可塑性，提示在不同肿瘤中MTA3功能和机制具有普适性。以上成果已发表在iScience和Front Oncol上。基于课题组在MTA3研究领域的积累，先后应邀在Curr Protein Pept Sci和Chin J Cancer Res上发表有关MTA3的综述。..除了完成本项目研究内容之外，课题组还充分利用本项目资助资金，对食管鳞癌以及其他消化系统肿瘤进行深入研究，取得丰硕的成果，发表12篇SCI论文，包括PNAS，Oncogene，J Pathol，Clin Cancer Res，Cancer Lett等。如，在机制研究方面，发现AR-IL6反馈环持续激活炎症促进食管鳞癌进展；在发现在药物靶点方面有所突破：二甲双胍靶向miR-497/PELP1轴诱导焦亡，从而抑制食管鳞癌；靶向GHRH-R下调PAK1-STAT3/NF-kB通路，抑制肿瘤进展；在液体诊断研究有新突破：发现唾液外泌体融合RNA G-NchiRNA是一种有效的非侵入性生物标志物，可方便、可靠地评估食管鳞癌病人的治疗反应、复发并进行早期检测。