S100A4在肺癌肿瘤生长中对自噬的作用及分子机制研究

Autophagy is a cellular waste disposal process that plays important roles in tumor growth and metastasis. Many studies about the molecular mechanism are carried out today. S100A4, belongs to the S100 superfamily of calcium-binding proteins. We have previously reported that S100A4+ cells promoted skin tumor development via recruit macrophages.S100A4 also promoted liver fibrosis and hepatocarcinogenesis. S100A4-deficient mice showed reduced tumor growth. This effect was correlated well with decreased expression of autophagy markers. However, it is still not known how S100A4 regulate autophagy and tumor development..We will identify the origin and cell type of S100A4+ cells in lung tumors; By using S100A4 KO mice , study the role of S100A4 in autophagy regulation and tumor growth with lung tumor transplant model. Analyze the interaction between S100A4 and tumor cells in vitro，elucidate related molecular mechanism. These studies will provide new strategy for clinical diagnosis and anti-cancer treatment.

自噬是将细胞内废物运输到溶酶体进行消化降解的过程，在肿瘤发展中发挥重要作用。自噬影响肿瘤的分子机制是当前肿瘤学研究热点之一。S100A4是钙结合蛋白。前期研究表明S100A4能招募巨噬细胞促进皮肤癌的发生发展并参与肝纤维化及肝癌的发展。S100A4基因敲除后，小鼠肺癌肿瘤生长减慢，且自噬相关蛋白表达升高。然而S100A4如何参与自噬调节，影响肿瘤发展的机制目前尚不清楚。.本项目拟以肺癌移植瘤为模型，探讨S100A4对自噬的调节及在肺癌发展中的作用与分子机制。利用S100A4-GFP转基因小鼠，检测肺癌中S100A4的表达并鉴定S100A4阳性细胞类型；利用S100A4基因敲除小鼠，检测S100A4在肺癌肿瘤生长中的作用及对自噬的调节；结合体外实验，在细胞、分子水平分析S100A4与肿瘤细胞的相互作用，阐明其影响自噬和肿瘤发展的分子机制；并结合临床肺癌标本，分析S100A4与肺癌相关性。

自噬是将细胞内废物运输到溶酶体进行消化降解的过程，在肿瘤发生、发展中具有重要作用。S100A4是一种钙结合蛋白，是促进肿瘤转移的重要分子。我们前期研究表明S100A4能通过招募巨噬细胞促进炎症反应而促进皮肤癌和结肠癌等的发生发展。目前关于肿瘤发生发展过程中S100A4是否参与自噬调节，是否通过自噬影响肺癌肿瘤生长及其相关分子机制尚不清楚。本课题以S100A4敲除小鼠为动物模型，采用肺癌移植瘤模型，研究了S100A4对自噬的调节及在肺癌发展中的作用与分子机制。主要研究结果如下：1）利用S100A4-GFP转基因小鼠，检测了肺癌中S100A4的表达并鉴定S100A4阳性细胞类型主要为成纤维细胞。 利用S100A4基因敲除小鼠，采用肺癌移植肿瘤模型，发现S100A4 KO后，肿瘤生长减慢，自噬相关蛋白表达升高。在体外， S100A4蛋白抑制肿瘤细胞的自噬，促进肿瘤细胞的增殖。进一步研究发现肿瘤细胞S100A4过表达可以抑制饥饿诱导的自噬，而肿瘤细胞S100A4敲低促进饥饿诱导的自噬。机制分析发现S100A4通过Wnt/β-Catenin通路抑制自噬并提高细胞生存力。β-Catenin通路被抑制后肺癌细胞自噬增强，并且S100A4抑制自噬是RAGE受体依赖性的。此外，S100A4在临床肺癌肿瘤组织高表达，表达水平与癌症分级呈正相关。2）在完成项目任务的基础上，我们进一步对S100A4在肝癌发生中的作用及分子机制进行了研究。研究发现S100A4的表达与肝纤维化相关的肝癌成正相关。 S100A4+ 细胞在肝癌发生过程中聚集在肝组织中，是一群巨噬细胞。S100A4敲除后，肝纤维化减弱，并且DEN/CCl4诱导的肝癌的发生降低。肝癌组织干细胞标志物表达明显升高，并与肝纤维密切相关。进一步体外研究发现S100A4在I型胶原存在的情况下能明显促进肝癌细胞的干性和致瘤能力，主要是通过激活肿瘤细胞β-catenin通路发挥功能。本研究第一次发现S100A4通过影响自噬促进肺癌肿瘤生长，进一步拓宽人们对S100A4分子及对自噬和肿瘤作用的认识，S100A4可为临床抗肿瘤治疗的提供新的靶点。此外，发现S100A4通过促进肿瘤细胞干性促进癌发生也可为临床肝癌的治疗提供新的策略，具有一定的应用价值。