microRNA-7调控前列腺癌发生发展和前列腺癌肿瘤干细胞干性维持的可能机制

The pluripotency is essential for cancer stem cells to maintain the capability of self-renewal and differentiation. In prostate cancer (PCa), it has been shown that microRNAs are involved in the regulation of the initiation and progression of PCa and also the pluripotency of prostate cancer stem cells (PCSCs). Our previous work and our preliminary data here show that microRNA-7 (miR-7) is significantly down-regulated in PCa, and has a negative correlation with the capability of sphere formation. We have also screened and identified a novel target of miR-7, KLF4, which has been reported to be associated with the regulation of the pluripotency in embryo stem cells (ESCs). Based on these results, in this project we attempt to investigate the mechanism of miR-7 during the regulation of prostatic tumorigenesis and tumor progression in vitro and in vivo. Utilizing a xenograft mouse model, we can also sort PCSCs from the tumor tissues using relevant markers on the surface of cell membrane. We further attempt to investigate whether miR-7 participates in the regulation of the pluripotency of PCSCs by targeting KLF4 and other possible signaling pathways. Our studies on miR-7 and PCSCs might provide novel strategies for clinical diagnosis and treatment of PCa and shed light on the theory of cancer stem cells.

"干性维持"是肿瘤干细胞维持自我更新和分化能力的必要条件。在前列腺癌中，已有研究表明microRNA参与调控前列腺癌的发生发展及前列腺癌肿瘤干细胞的"干性维持"。前期工作以及预实验结果显示，microRNA-7 (miR-7)的表达在前列腺癌细胞系中显著降低，并与细胞成球生长能力负相关。同时，我们鉴定了一个全新的miR-7靶基因KLF4，该基因已被报道参与了胚胎干细胞的"干性维持"调控。本项目在上述研究基础上运用过表达miR-7的前列腺癌亚克隆细胞系，在体内外探讨miR-7对前列腺癌发生发展的调控机制。同时从相关动物模型中获取肿瘤组织，通过相应的分子标记物分选获得前列腺癌肿瘤干细胞，在体内外探讨miR-7是否通过靶向调控KLF4及相关信号通路的表达参与对前列腺癌肿瘤干细胞"干性维持"的调控。以miR-7为靶点，或能为临床前列腺癌诊断和治疗提供新的方向，也为完善肿瘤干细胞理论提供新的证据。

项目背景：.在前列腺癌中，已有研究表明microRNA 参与调控前列腺癌的发生发展及前列腺癌干细胞的“干性维持”。前期研究表明，miR-7的表达在前列腺癌细胞系中显著降低，并与细胞成球能力负相关。同时，已鉴定的miR-7 新靶基因KLF4被报道参与了胚胎干细胞的“干性维持”调控。本项目在上述研究基础上运用过表达miR-7 的前列腺癌亚克隆细胞系，在体内外探讨miR-7 对前列腺癌发生发展及前列腺癌干细胞“干性维持”能力的调控机制。.主要研究内容：.1）建立稳定过表达miR-7的前列腺癌亚克隆细胞系，在体外探讨过表达miR-7 是否会对细胞的生长、迁移产生影响。.2）将上述亚克隆细胞系在裸小鼠的皮下及前列腺原位植瘤，在体内探讨过表达miR-7 能否抑制前列腺癌的生长、转移。.3）从皮下植瘤组织中分选前列腺癌干细胞，在体内外探讨过表达miR-7 是否改变了前列腺癌干细胞的干性，并以此发挥抑制前列腺癌生长、转移的作用。.研究结果：.1）通过CCK8、二维平板克隆及三维培养实验、裸小鼠皮下及前列腺原位植瘤，发现过表达miR-7在体内外通过特异性地抑制KLF4的表达来抑制前列腺癌细胞增殖。.2）从裸小鼠皮下植瘤组织中分选出前列腺癌干细胞，发现过表达miR-7后该前列腺癌干细胞样亚群细胞的比例显著降低，其在体外的三维成球能力显著降低，在裸小鼠皮下的再次成瘤能力显著降低。.3）从裸小鼠皮下再次成瘤组织中分选出第二代前列腺癌干细胞，发现稳定过表达miR-7后该前列腺癌干细胞样亚群细胞的比例进一步降低，其在体外的三维成球能力进一步降低，在裸小鼠皮下的三次成瘤能力显著降低。.4）在临床病人的肿瘤中发现miR-7与KLF4的表达呈负相关且KLF4的表达与肿瘤进程呈正相关。.关键数据及科学意义：.1）首次发现并验证miR-7通过特异性抑制KLF4及其下游关键信号通路的表达，在体内外发挥抑制前列腺癌细胞增殖的作用。.2）首次发现过表达miR-7后，裸小鼠皮下移植瘤组织中前列腺癌干细胞样亚群细胞的比例显著降低；二次皮下植瘤后第二代该亚群细胞的比例进一步降低，提示了过表达miR-7可以持续抑制前列腺癌干细胞的干性维持能力。.3）首次发现miR-7在临床肿瘤样本中呈现低表达的状态且与肿瘤进程负相关，提示了miR-7在前列腺癌的肿瘤靶向基因治疗中具有潜在的应用前景。