FGFR3-KLF5正反馈调节环路在膀胱癌中的作用及分子机制研究

For lacking of innovation in diagnosis and treatment, survival of bladder cancer patients has achieved no significant prolongation for decades. Recently, a number of studies have uncovered crucial roles of FGFR3 and its downstream MAPK/ERK and PI3K/AKT signaling pathways in the pathogenesis of bladder cancer, and also suggested that transcriptional factor KLF5 might serve as intersection / hub of the network. Our previous studies have confirmed important roles of KLF5 in cell proliferation, angiogenesis, and migration of bladder cancer. Interestingly, preliminary results point out FGFR3 itself is likely to be regulated directly by KLF5. Therefore, we speculate existence of FGFR3-KLF5 positive feedback loop in bladder cancer, which may be a key mechanism during bladder cancer development. By application of shRNA lentivirus, cDNA microarray, dual luciferase activity assay, ChIP, bioinformatics and xenografts in immunodeficiency mice, the project intends to： ① study roles and mechanisms of FGFR3-KLF5 positive feedback loop in bladder cancer；② further understand complicated molecular mechanisms of bladder cancer；③ provide reference frame for exploring new bladder cancer molecular diagnosis and targeted therapy strategies.

膀胱癌的诊断和治疗数十年来缺乏技术进展和革新，患者的生存期无明显延长。多项新近研究揭示FGFR3及其激活的MAPK/ERK和PI3K/AKT信号通路在膀胱癌发生发展中具有重要作用，并且提示转录因子KLF5是这两条信号通路的潜在交汇点/枢纽。我们前期研究已证实KLF5在膀胱癌细胞生长、血管生成、迁移运动等方面发挥重要作用，同时预试验结果提示FGFR3表达受KLF5反馈调节。因此，我们推测膀胱癌中很可能存在FGFR3-KLF5正反馈调节环路，并且是驱动膀胱癌发生发展的关键机制之一。本项目拟综合应用shRNA慢病毒、表达谱测序、荧光素酶报告基因、ChIP、生物信息分析、免疫缺陷小鼠皮下成瘤等技术在体内和体外层面开展实验，以期：①揭示膀胱癌中FGFR3-KLF5正反馈环路之相互调节具体分子机制；②进一步理解膀胱癌发生发展复杂信号网络；③探索与之相关的膀胱癌分子诊断标记和靶向治疗策略。

膀胱癌是泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，严重影响人类健康和生命；但是近十年，中国的膀胱癌的发病率和死亡率有逐渐增加的趋势。本研究中，我们根据膀胱癌最新研究进展和前期研究结果，假设在膀胱癌中，突变/融合所致FGFR3及其下游信号激活可升高KLF5表达，进而增强包括FGFR3在内的KLF5靶基因转录活性；FGFR3-KLF5正反馈调节环路形成可能是驱动膀胱癌发生发展的关键机制之一，并有希望成为膀胱癌分子诊断标志和精准治疗的候选靶点。. 本课题在三年研究期限内，通过多种技术方法，在人膀胱癌组织，体外细胞以及动物试验研究，发现膀胱癌中FGFR3突变可导致具有促癌作用的转录因子KLF5高表达，同时伴随有FGFR3 mRNA的升高。特异地在膀胱癌组织中，证明KLF5和FGFR3在蛋白质和mRNA水平均存在显著正相关性。进一步深入研究FGFR3和KLF5相互调节的分子机制，我们发现: FGFR3突变通过激活MAPK/ERK和AKT两个KLF5上游信号通路增加膀胱癌细胞中KLF5表达；重要地，高表达的KLF5可通过结合FGFR3启动子区特定高GC序列来增加FGFR3 mRNA表达，形成正反馈促癌环路，在膀胱癌细胞生长及迁移浸润过程中发挥重要作用。在体内外的膀胱癌细胞模型中，我们使用shRNA和特异靶向FGFR3或KLF5的抑制剂，初步探讨了靶向FGFR3-KLF5正反馈环路作为针对具有FGFR3突变膀胱癌治疗的潜在价值。. 因此，本课题的完成不仅在基础研究层面帮助我们更加深入的理解FGFR3-KLF5轴在膀胱癌中的重要作用，而且有望为探索与之相关的膀胱癌分子诊断标记和精确治疗/靶向治疗策略提供参考依据。