三维模型中Aurora-A异常导致极性破坏在乳腺细胞恶性转化中的作用与机制研究

The disruption of polarized epithelial organization in epithelial cells plays crucial role during development of carcinoma. Recent studies found that Aur-A was required for asymmetric cell division and generation of polarity in drosophila cells. Previously, we showed that over-expressed Aur-A was associated with cancer progression (Mol. Cancer, 2009；Cancer Res, 2007, 2010；Carcinogenesis, 2008). We have established a three-dimensional (3D) cell culture model that may mimic the cellular transformation in vivo by using real-time confocal microscopy. We found that over-expression of Aur-A induced polarity disruption of 3D cultured breast epithelial cells. Moreover, we showed that Aur-A up-regulated aPKC expression and down-regulated Scribble level. These studies suggested that Aur-A induced disruption of cell polarity may play key role in cell transformation and tumorigenesis. However, the molecular mechanism responsible for polarity disruption has not been identified. In this study, we will study the effect of Aur-A on polarity disruption, proliferation, apoptosis and migration of three-dimensional cultured breast epithelial cells. Moreover, we will detect whether Aur-A disrupts polarity through targeting polarity proteins (Par, Scribble complex) and signaling. Combine with animal model and clinical data analysis, this study will elucidate the molecular mechanism responsible for Aur-A induced polarity disruption in breast cancer progression.

细胞极性的丢失与破坏是乳腺癌发生与转移过程中的早期关键事件。新近研究发现Aurora-A激酶（Aur-A）在果蝇细胞极性的建立中发挥重要作用。我们的前期研究表明，Aur-A高表达能促进肿瘤的发生、发展(Mol. Cancer, 2009；Cancer Res, 2007；Carcinogenesis, 2008)。本课题组成功构建了模拟体内乳腺癌变过程的三维细胞培养模型，并在此模型中观察到过表达Aur-A导致乳腺上皮细胞极性紊乱、恶性增殖，提示Aur-A引起的极性破坏与细胞癌转化密切相关；且Aur-A能调控极性蛋白aPKC、Scribble的表达，但其机制尚未阐明。本课题旨在研究Aur-A异常是否通过影响极性蛋白（Par，Scribble复合物）表达、定位及其信号通路，破坏细胞极性，最终导致癌转化。再结合动物模型和临床资料分析，阐明Aur-A破坏细胞极性促进乳腺癌发生的分子机制。

细胞极性的丢失或破坏是细胞发生癌转化及上皮细胞在向间质转化（EMT）过程中的早期关键事件，是肿瘤组织的重要标志。细胞有丝分裂相关蛋白Aurora-A的异常与多种肿瘤的发生密切相关。我们前期的研究显示，Aurora-A (Aur-A) 蛋白在多种肿瘤组织中高表达，且发现高表达Aur-A 有促进肿瘤细胞的生存和迁移，以及促进上皮细胞发生EMT 等功能(Molecular Cancer, 2009；Cancer Res, 2007, 2010； Carcinogenesis, 2008)。最近的研究表明，Aur-A在调控细胞极性和不对称分裂过程中发挥重要作用，包括调控纺锤体的方向和极性蛋白的分布等。本项目通过构建细胞三维培养模型研究极性变化在肿瘤发生发展中的作用及分子机制。首先，我们发现Aur-A 过表达通过影响极性相关蛋白aPKC，Scribble等的表达和分布，从而破坏三维培养模型中正常永生化细胞的组织结构和极性。进一步通过SILAC 技术筛选出Aur-A相互作用蛋白AIP-05，发现AIP-05能调节极性蛋白的表达与分布，进而影响三维培养肿瘤细胞的极性和结构。同时，我们还研发了一系列Aur-A激酶小分子抑制剂，发现其中的AKI603在体内外均具有很好的抗肿瘤活性，并且能逆转Aur-A过表达引起的三维培养模型中的极性破坏。此外，我们还构建了多种肿瘤细胞的三维培养模型，利用该模型发现分化诱导剂全反式维甲酸ATRA能通过改变肿瘤细胞三维组织结构与极性排列，促进肿瘤细胞组织向正常组织分化。目前已有2篇相关论文发表（Nat Conmmun. 2014; Mol Cancer Ther. 2014），部分结果也正在整理中，待发表。本研究通过探索Aur-A相关信号通路影响三维培养肿瘤细胞极性的作用与分子机制，为乳腺癌等实体瘤的治疗提供新颖的靶点。