α6-integrin激活Wnt/β-catenin信号途径促进膀胱癌干细胞侵袭转移中的机制研究

Integrins are required to maintain organ homeostasis by regulating cell adhesion and signal transduction. The dysfunctions of these transmembrane receptors were found in many diseases and have been shown to contribute to cancer progression. Recent research has demonstrated that a small subpopulation of cancer cells that possess stem-like characteristics is responsible for tumor initiation, maintenance, metastasis and recurrence. So it is urgent to explore the effects and regulatory mechanism of microenvironment on cancer stem cells. Previous investigations have shown that α6-integrin was involved in the process of tumorigenesis, however, the mechanism of signaling transduction is not clear. Recently, we found that attenuate expression of α6-integrin caused downregulation of β-catenin, which was the key member of Wnt signaling pathway. Collectively, we presumed that α6-integrin would regulate the cell migration and invasion of cancer stem cells by initialing Wnt/β-catenin signaling pathway. Here, we will demonstrate the relationship between α6-integrin and cell metastasis and further address the role of α6-integrin on the activation of Wnt/β-catenin signaling pathway. This work will reveal the mechanism of tumorigenesis and metastasis of cancer stem cells and provide a new sight on prognosis evaluation and clinic therapy.

整合素在维持组织细胞稳定性中发挥重要作用，其功能异常往往引发严重疾病。在肿瘤生物学研究中，普遍认为具有干细胞特征的肿瘤起始细胞（肿瘤干细胞）是临床肿瘤复发、耐药和侵袭转移细胞来源，因此探索微环境对肿瘤干细胞的影响及可能的调节机制对于揭示肿瘤发生与转移有着重要意义。近年来研究显示α6-integrin与肿瘤发生存在关联，但其中的信号调节机制并不清楚。我们前期工作发现膀胱癌细胞中α6-integrin可上调经典Wnt信号通路中β-catenin的表达，由此推测α6-integrin可能通过激活Wnt/β-catenin信号通路，调节细胞迁移。本项目通过观察α6-integrin与肿瘤干细胞维持及迁移的关系，探讨α6-integrin对Wnt/β-catenin信号通路的激活作用，进而揭示α6-integrin调节肿瘤干细胞侵袭转移的信号机制，为临床膀胱癌预后评估、靶向治疗提供理论依据。

肿瘤干细胞（cancer stem cells, CSCs）被认为是肿瘤发生、转移、放化疗抵抗的重要原因，阐明其生物学性质，揭示调控机制可以为肿瘤治疗提供新的策略。研究显示α6-integrin在正常组织中是干细胞重要的分子标志，在肿瘤细胞中作为间质信号参与细胞的恶性转化。.为了阐明α6-integrin在膀胱癌肿瘤干细胞中的维持作用，揭示其在侵袭转移中的调节途径，本项目从以下几个方面开展研究。CD44为标志物的膀胱癌肿瘤干细胞模型建立；α6-integrin对膀胱癌细胞干性特征的影响；α6-integrin在CSCs侵袭转移中的作用；α6-integrin对经典Wnt信号通路的激活以及分子调节途径；CSCs耐药机制以及新基因的筛选，主要结果如下：.1、以CD44为标志物膀胱癌肿瘤干细胞分选及鉴定。通过细胞生长、克隆形成、成球培养和裸鼠移植实验证实CD44阳性细胞具有肿瘤干细胞性质，为后续实验奠定基础。.2、探讨α6-integrin细胞的生长特征。显示α6-integrin阳性细胞不仅具有干细胞性质，而且临床上与肿瘤的恶性程度呈正相关。.3、明确α6-integrin与Wnt信号及干性靶基因之间的关联性。α6-integrin可上调sox2、oct4、β-catenin的表达水平，提示α6-integrin通过激活Wnt/β-catenin信号途径发挥作用。.4、发现α6-integrin参与细胞侵袭转移的调节，并且通过调节细胞间质化信号发挥作用。.5、探索α6-integrin的调节机制以及与Wnt信号途径调控EMT的作用关系。发现α6-integrin活化GSK3β，并促进β-catenin向核内转移，提示α6-integrin可能是β-catenin信号的重要的调节因子。同时抑制β-catenin表达，发现阻断Wnt信号途径将导致细胞迁移力降低。此外研究结果显示Notch信号、β3-integrin参与EMT的调节，提示α6-integrin涉及到多信号交互调节细胞迁移。.6、拓展研究了Wnt信号通路参与肿瘤干细胞耐药的调节，发现cisplatin诱导β-catenin表达上调，进而启动DNA损伤修复途径。.总之，本研究揭示膀胱癌干细胞的生物学性状，侵袭转移的发生过程，阐明分子调节机制，对于肿瘤发生、转移、靶向清除膀胱癌细胞，提高治疗效果有着重要意义。