USP22通过去泛素化SND1介导肿瘤相关巨噬细胞极化并促进胰腺癌生长和转移的机制研究

Tumor-associated macrophages（TAMs）represent the major inflammatory cell population in tumors, which alter the tumor microenvironment to accelerate tumor progression. TAMs promote tumor growth and metastasis through the release of cytokines, which is related to its M2-like phenotype. Our previous data show that USP22 play an important role in the growth, invasion and metastasis of pancreatic cancer, and related to the poor prognosis (Int J Oncol.2014;45(4):1594-1608). Recently, we found that the overexpression of USP22 in macrophages can lead to M2 polarization, which promoting tumor growth and metastasis in pancreatic cancer. In this study, lentiviral transfection, microfluidic chip, immunoprecipitation, pancreatic cancer orthotopic xenograft model in nude mice will be used to do the following research. 1. We will investigate the relationship between USP22 expression in TAM and pancreatic cancer progression from tissue- in vitro- in vivo. 2. We will investigate the role of USP22 in inducing M2 polarization and regulating the JAK/STAT6 pathway and cytokines . 3. We will identify a new substrate protein of USP22—SND1, and explore whether it is involved in the regulation of USP22 to JAK/STAT6 pathway. This research will provide a new idea and target for the immunotherapy of pancreatic cancer , which is based on TAMs in tumor microenvironment.

肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是连接肿瘤进展和肿瘤微环境的重要炎症细胞，可分泌多种细胞因子促进肿瘤生长及转移，这与其多呈巨噬细胞M2极化有关，但确切机制尚不清楚。前期已证实去泛素化酶USP22与胰腺癌生长、侵袭、转移密切相关（Int J Oncol.2014;45(4):1594-1608）。预实验发现巨噬细胞中USP22表达上调可导致M2极化，并促进胰腺癌细胞增殖及迁移。本研究拟利用微流控芯片、免疫共沉淀、裸鼠胰腺癌原位移植瘤模型等技术进行如下研究：1、从组织-体外-体内阐明TAMs中USP22对胰腺癌生长和转移的作用；2、明确USP22在巨噬细胞M2极化中的作用，及其对JAK/STAT6通路和其介导的细胞因子表达谱的影响；3、鉴定一种新的USP22去泛素化底物SND1，探讨其参与USP22 对 JAK/STAT6通路调控的分子机制。本课题有望为胰腺癌免疫治疗提供新策略和新靶点。

去泛素化是一种重要的翻译后修饰过程，不仅能够抑制底物蛋白的泛素化降解，还可参与蛋白激酶活化、细胞定位转换以及信号转导等过程。肿瘤的发生与泛素化及去泛素化过程的动态失衡密切相关。已证实去泛素化酶USP22和USP10的异常表达在多种肿瘤的发生发展中起关键作用。肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是肿瘤组织中浸润的巨噬细胞，也是肿瘤微环境中数量最多的炎症细胞群，可参与肿瘤的生长、侵袭和转移等多个过程。本研究利用生物信息学、分子生物学及肿瘤生物学等研究方法揭示USP22和USP10在肿瘤发生、肿瘤免疫应答及化疗耐药等多个过程中的作用和分子机制，并得出以下重要结果：（1）USP22通过去泛素化PIAS1并负性调控STAT1的转录活性促进胰腺癌细胞的增殖及肿瘤发生；（2）TAMs通过FUT4/LeY介导的Ezrin磷酸化促进肺腺癌的上皮间质转化；（3）USP22通过调控NF-κB通路促进肺腺癌中TAMs的浸润；（4）USP22通过调控γ-H2AX介导的DNA损伤修复及Ku70/Bax介导凋亡参与肺腺癌顺铂耐药；（5）USP10通过去泛素化PTEN及AMPK抑制肝细胞癌中mTOR的异常激活及肿瘤发生。本研究进一步证实USP22及USP10是参与肿瘤发生发展多个过程的关键分子：（1）肿瘤免疫方面，靶向USP22或FUT4/LeY以阻断肿瘤相关巨噬细胞的浸润及其促肿瘤作用有望成为肺腺癌免疫治疗的新策略；（2）肿瘤发生方面， USP22在胰腺癌的发生发展中起重要作用，USP10是肝癌中重要的抑癌基因和潜在治疗靶点；（3）肿瘤化疗耐药方面，USP22介导肺腺癌顺铂耐药，为逆转化疗耐药提供新思路。总之，本项目阐明去泛素化酶USP22和USP10通过参与肿瘤发生、肿瘤免疫应答、化疗耐药等多种机制参与肿瘤的发生发展过程，是有潜力的抗肿瘤治疗新靶点。