前列腺癌干细胞自分泌可溶DLL4激活Notch1通路维持“干性”的分子机制研究

Prostate cancer stem cells(PCSCs) are considered to be one of the major reasons causing castration resistant prostate cancer(CRPC). Previous studies have confirmed that DLL4 could activate Notch1 signaling pathway, which is involved in the regulation of stem cell "stemness" properities. Further studies indicate that the activation procedure does not depend on cell-cell contact, which is different from canonical Notch1 pathway depending on intensive cell-cell contact. However, the mechanisms remain unclear. Our previous experimental studies have confirmed the existence of soluble DLL4 secreted by PCSCs. Therefore, we propose the new mechanism that autocrined sDLL4 binds to Notch1 receptor and activates Notch1 signaling, sustains "stemness", and leading to CRPC. To gain the proof of autocrined sDLL4 promotes "stemness" via activating Notch1 pathway, we will perform co-immunoprecipitation, mass spectrometry, targeted-mutation analysis, immunofluorescence and explore potential downstream targets. This study is aim to provide evidence for therapies targeting DLL4 in the future.

前列腺癌干细胞（PCSCs）的“干性”特征在前列腺癌发展为去势抵抗性前列腺癌（CRPC）的过程中发挥重要作用，但维持PCSCs “干性”的具体机制仍不明确。课题组前期研究发现DLL4可以激活PCSCs中Notch1通路，促进维持细胞“干性”特征，但是，与经典激活途径不同的是，PCSCs中Notch1通路激活不依赖细胞间直接接触，那么其激活的机制是什么呢？我们进一步的预实验证实存在可溶DLL4（sDLL4）与Notch1直接结合，因此，我们提出科学假说：PCSCs自分泌sDLL4，sDLL4通过不依赖细胞接触的方式激活Notch1通路，维持细胞“干性”，促进CRPC产生。本研究拟通过蛋白标签、质谱鉴定及定点突变技术，明确癌干细胞自分泌sDLL4的具体机制；进一步通过免疫荧光观察sDLL4与Notch1的结合，检测下游通路。为将来以DLL4为靶点的CRPC靶向治疗提供实验依据。

背景：晚期前列腺癌以内分泌治疗为主，几乎所有患者最终进展为去势抵抗性前列腺癌（CRPC），但进展的具体机制仍不明确。研究表明前列腺癌干细胞（PCSCs）具有自我更新、强致瘤、放化疗抵抗等“干性”特征，在前列腺癌的进展中发挥重要作用。我们前期研究发现Notch1通路的激活有助于维持PCSCs“干性”特征。进一步证实癌干细胞来源的可溶DLL4（sDLL4）可以直接结合并激活Notch1，激活过程不依赖细胞直接接触。目的：为了探究癌干细胞来源的可溶DLL4通过不依赖细胞接触的方式激活Notch1通路，维持细胞“干性”特征，促进前列腺癌进展。研究内容：在体内、体外模型中研究DLL4对于前列腺癌干细胞“干性”的调控作用；上调、下调DLL4，检测“干性”变化；结合蛋白标签和定点突变技术，明确癌干细胞分泌sDLL4的具体机制；进一步观察sDLL4与Notch1的结合，检测下游通路及筛选相关靶基因。结果：在动物体内和癌干细胞中，通过高表达DLL4，检测到肿瘤细胞的成瘤能力，增殖能力均得到增强，低表达DLL4，肿瘤细胞的增殖能，迁徙转移能力均降低，同时Western blot实验检测到Notch通路处于激活状态。蛋白芯片分析发现AKT和CREB蛋白可能是DLL4/Notch通路的下游靶基因，Western blot实验进一步证实当DLL4高表达时，p-AKT和p-CREB表达会升高。结论：前列腺癌干细胞能分泌可溶性DLL4作用于邻近癌细胞，激活DLL4/Notch通路，维持“干性”。意义：本项目研究成果为将来以DLL4为靶点的晚期前列腺癌靶向治疗提供实验依据。