BHLHE22激活TGF-β信号通路促进前列腺癌骨转移的分子机制研究

Bone is the primary metastatic organ in prostate cancer (PCa). TGF-β signaling pathway has been regarded as the key to regulate bone metastasis. However, the molecular mechanism responsible for the constitutive activation of TGF-β signaling pathway in bone metastasis of PCa remains further clarified. Meanwhile, due to lack of effective therapeutic target, bone metastasis is the main cause of death in PCa patients. Therefore, it is clinically significant to explore and understand the critical pro-bone metastasis molecules in PCa. Our preliminary study found that the transcriptional inhibitory factor BHLHE22 is highly expressed in PCa tissue with bone metastasis, and BHLHE22 promotes bone metastasis of PCa via activating the TGF-β signal pathway. However, the molecular mechanism by which BHLHE22 constitutively activates the TGF-β signaling pathway is still unclear, which is an urgent scientific issue. Based on the previous research foundations, we will utilize the techniques of cell biology, molecular biology, immunology and animal experiments, and clinical retrospective and prospective studies, to clarify the molecular mechanism of BHLHE22 contributing to activation of TGF-β signaling pathway and elucidate BHLHE22 as the critical molecule responsible for constitutive activation of TGF-β signaling pathway, which will provide theoretical evidence to design the novel early intervening measure and identify the new potential therapeutic target in bone metastasis of PCa.

骨是前列腺癌（PCa）转移的主要器官，TGF-β信号通路是PCa骨转移的关键调控因素，但该信号通路持续激的活分子机制有待阐明。同时，因缺乏临床有效的治疗靶点，使骨转移成为PCa患者死亡主要原因。因此，寻找并探究促进PCa骨转移关键分子机制具有重要临床意义。前期工作证实，转录抑制因子BHLHE22在伴骨转移患者PCa组织中显著高表达，并发现其通过激活TGF-β信号通路促进PCa细胞骨转移。然而，BHLHE22激活TGF-β信号通路的分子机制尚不清楚，是亟待回答的科学问题。我们拟采用细胞生物学、分子生物学、免疫学以及动物实验等技术，并进行回顾性与前瞻性临床相关研究，阐明BHLHE22激活TGF-β信号通路促进PCa骨转移的详细分子机制，明确BHLHE22为持续激活TGF-β信号通路的关键分子，为针对其设计新的早期干预措施提供理论依据，从而为PCa患者骨转移治疗提供新的潜在靶标。

骨是晚期前列腺癌(PCa)最常见的远处转移部位。在骨肿瘤微环境(TME)中，独特的骨髓Niches和髓系细胞有助于转移、定植、休眠、激活和免疫逃逸。大量证据表明，肿瘤源性因素对正常骨稳态的干扰在骨内形成了一种免疫抑制微环境，有利于弥散性肿瘤细胞(DTC)逃避免疫识别和破坏。在这一过程中，免疫抑制骨髓细胞被认为在PCa细胞的免疫逃避中发挥重要作用。免疫检查点疗法(ICT)已被证明对多种实体肿瘤有效。然而，骨转移性前列腺癌传统上被认为是“免疫荒漠”，导致ICT反应较差。因此，揭示PCa细胞内源性的治疗抵抗机制、解除肿瘤免疫抑制微环境、提高免疫治疗疗效具有重要意义。本项目在我们的前期工作基础上进一步研究发现：1. BHLHE22表达上调是驱动前列腺癌骨转移患者免疫抑制骨微环境形成的关键因素；2. BHLHE22+ 前列腺癌细胞募集MDSCs，CSF2介导其关键作用；3. BHLHE22/Prmt5/CSF2通路驱动形成免疫抑制骨微环境，促进前列腺癌骨转移；4. BHLHE22可以作为新的生物标志物指导ICT治疗，联合靶向Prmt5/ CSF2治疗可以提高ICT的治疗疗效。.在本项目的资助下，课题组围绕PCa骨转移的分子机制继续展开一系列研究发现：1. ZEB1基因copy number的增加触发了TGF-β信号依赖的miR-33a-5p介导的负反馈环，促进了前列腺癌的骨转移。2. PCAT7/miR-324-5p/TGF-β信号轴在前列腺癌骨转移中持续性激活的新机制，该环路可作为前列腺癌骨转移治疗的潜在靶点。3. PCAT6通过结合IGF2BP2蛋白增强IGF1R mRNA的稳定性从而激活IGF/IGF1R信号通路；METTL3介导的m6A修饰导致PCAT6在伴骨转移前列腺癌中表达上调。更重要的是，靶向PCAT6的寡义反核苷酸在体内有效抑制前列腺癌骨转移。.我们研究结果揭示了PCa细胞播散进入骨髓后驱动形成免疫抑制微环境的新机制。此外，我们进一步的研究结果表明，TGF-β信号通路的异常激活是导致PCa发生骨转移的重要分子机制。这为寻找预防和治疗前列腺癌骨转移的新靶点提供了理论基础与科学依据。