雄激素代谢酶17βHSD基因表达可变剪接的功能机制及其临床意义

Prostate cancer is the most increasing cancer in incidence and mortality rate in man in China.Androgen drives the development of prostate cancer and steroidogenic enzymes are the essential targets for clinical treatment. Cancer cells also gain resistance by altering the activity of the steroidogenic enzymes. The applicant has found that one steroidogenic enzyme 17βHSD has multiple isoforms due to mRNA alternative splicing. The isoforms could interact with each other and show difference in protein stability and enzyme activity, which might affect disease progression. In this proposal, the applicant will investigate the function of the isoforms in steroidogenesis and tumor progression; the mechanisms of alternative splicing responding to clinical treatment; the implication of this alternative splicing in clinic. This proposal would demonstrate the novel mechanisms of prostate cancer to regulate steroidogenic enzyme activity by alternative splicing and establish the correlation between gene alternative splicing and disease progression, to unveil new mechanisms for drug resistance and provide new targets or biomarkers for clinical treatment.

前列腺癌是我国男性中发病率、死亡率增长最快的癌症。雄激素驱动前列腺癌的发生发展。因此，雄激素代谢酶是前列腺癌临床治疗的主要靶点、也是癌细胞药物治疗耐受的重要突破口。申请人前期工作发现前列腺癌细胞的雄激素代谢酶17βHSD基因表达存在可变剪接，其产生的不同异构体可以互相结合并且表现出不同的蛋白质稳定性和雄激素代谢酶活性，提示该基因表达的可变剪接可能会影响前列腺癌的发生发展。本申请项目拟利用细胞、小鼠等模型，研究17βHSD异构体酶对雄激素代谢、前列腺癌发生发展的影响；阐释编码17βHSD异构体酶的mRNA可变剪接机制；结合临床数据，探讨17βHSD mRNA可变剪接的临床转化应用。本项目获得研究结果，有助于系统地阐释前列腺癌中基因表达可变剪接调节雄激素代谢酶活性的分子机制、生物学功能及临床转化应用前景，揭示相关的癌细胞药物治疗耐受新机制，为前列腺癌临床诊治提供新的生物标志物和治疗靶点。

本项目致力于研究前列腺癌疾病进展的新机制。前列腺癌的发生发展依赖于雄激素，因此雄激素代谢酶相关的调控将能够影响雄激素代谢、雄激素受体（androgen receptor，AR）功能，进而影响前列腺癌疾病进展和治疗响应。代谢酶17HSD2能够将活性形式的雄激素转化非活性形式的雄激素，对于维持腺体激素代谢稳态至关重要。随着疾病进展，前列腺癌细胞中17HSD2活性逐步下降。通过机制研究，我们发现前列腺癌细胞通过调节17HSD2 mRNA的可变剪接，能够形成多个新的剪接体。这些新的剪接体丧失了正常的雄激素代谢酶功能。同时这些新的剪接体蛋白质稳定性差，他们可以通过和野生型17HSD2相互作用，诱使野生型17HSD2降解。该可变剪接相关调控方式能够在mRNA、蛋白质和酶活三个层面降低17HSD2的丰度和功能，进而使得癌细胞能够积累更多的雄激素，促进疾病进展。该研究是本项目的主题研究内容，揭示了前列腺癌疾病进展的新机制。而通过对17HSD2剪接体的检测或者活性测定，可以预测患者前列腺癌恶性程度。在此基础上，为了进一步确认雄激素代谢与前列腺癌恶性化的相关性，我们利用我国前列腺癌患者样本，结合本实验室特有的雄激素的代谢示踪系统，描绘了我国患者前列腺组织雄激素代谢特征，揭示了参与前列腺组织雄激素合成的重要雄激素代谢酶；确认了雄激素代谢快的患者更容易出现治疗耐受，建立了雄激素代谢与肿瘤恶性化的相关性。上述机制研究工作分别发表在Clinical Cancer Research 和 J Steroid Biochem Mol Bio上。基于上述研究成果，我们撰写并在Cancer Letter上发表了综述文章，讨论了前列腺癌治疗的潜在新靶点和可行策略。同时在项目资助期间，我们发现了能够调节激素代谢的新小分子化合物，相关研究成果申请了两项国家专利。