去泛素化酶USP5调控肿瘤细胞EMT和免疫逃逸促进非小细胞肺癌转移的作用机制研究

Tumor metastasis is the main cause of clinical therapy failure in non-small cell lung cancer (NSCLC). Epithelial-mesenchymal transition (EMT) and immune-escape of tumor cells are the key points leading to tumor metastasis. Our preliminary experiments found that the expression of deubiquitinase USP5 in tumor tissues of NSCLC patients was abnormally high and positively correlated with brinkman index and tumor metastasis. After knockdown of USP5 in NSCLC cells, the metastasis ability of tumor cells in vivo was impaired, and the mesenchymal characteristic proteins and the key immune-escape regulatory enzyme IDO were all significantly reduced. This project focused on the role and mechanism of deubiquitination regulation in EMT, immune-escape and metastasis of NSCLC cells. In hence, we proposed to systematically research and reveal the role of USP5 in promoting NSCLC metastasis, parse the mechanism of USP5 regulating EMT and immune-escape of tumor cells, clear the role of nicotine in inducing high expression of USP5, and clarify the effect of intervening USP5 to inhibit NSCLC metastasis. Thus, clear the impact of the ubiquitin/deubiquitin balance on the EMT of NSCLC cells and the function of the immune cells, exploring a core of new strategy for prevention and treatment of NSCLC metastasis through targeting USP5.

非小细胞肺癌（NSCLC）临床治疗失败的主要原因是肿瘤转移。肿瘤细胞发生上皮-间质转化（EMT）和免疫逃逸是导致肿瘤转移的关键问题。预初实验发现在NSCLC患者肿瘤组织中去泛素化酶USP5异常高表达，且与吸烟指数及肿瘤转移呈正相关；敲低NSCLC细胞USP5后，其在动物模型中的转移能力显著降低，同时细胞的间质化特征蛋白和免疫调节酶IDO均明显降低。本项目聚焦的关键科学问题是：去泛素化调控对NSCLC细胞EMT、免疫逃逸及促进转移的作用和机制。鉴此，我们拟系统研究和揭示肿瘤细胞USP5促进NSCLC转移的作用，解析USP5调控肿瘤细胞EMT和免疫逃逸的机制，明晰烟碱诱导USP5高表达的作用，明确干预肿瘤细胞USP5抑制NSCLC转移的效应。籍此，阐明泛素化/去泛素化平衡对NSCLC细胞EMT和免疫细胞功能等的调控作用，为形成以靶向USP5为核心的防治NSCLC转移新策略提供理论与实验依据。

肿瘤转移及耐药是肿瘤临床治疗失败的主要原因，而肿瘤自身生物学改变和免疫抑制微环境是导致肿瘤转移及耐药的首要问题。泛素化/去泛素化平衡通过调节蛋白-靶蛋白之间的泛素化过程调节细胞内蛋白质的动态平衡，可以发挥调控肿瘤细胞增殖、EMT和调节免疫细胞功能等作用。我们的研究表明，去泛素化酶USP5和UCHL1分别与NSCLC患者转移和耐药呈显著正相关性，均患者不良预后呈显著正相关。基于此临床现象，进一步揭示了去泛素化酶成员调控NSCLC转移及耐药的作用机制，发现NSCLC组织中USP5表达与EMT标志物及β-Catenin表达呈显著正相关性，USP5激活Wnt/β-Catenin通路调控NSCLC细胞EMT；UCHL1通过通过上调胸苷酸合成酶促进细胞周期进展和DNA损伤修复介导NSCLC耐药。同时，体内研究通过干预UCHL1可促进细胞周期停滞和DNA损伤并提高NSCLC耐药细胞对化疗药物敏感性。此外，明确了肿瘤代谢变化调控肿瘤微环境进而影响肿瘤进展的作用。UCHL1调控HER2+乳腺癌细胞中脂肪酸合成酶促进细胞中游离脂肪酸的合成，介导肿瘤多柔比星耐药；在三阴性乳腺癌中，Hippo-YAP/TAZ信号通路调控了肿瘤免疫微环境，促进肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的数量，减少了CD8+ T细胞数量，抑制Hippo-YAP/TAZ信号可恢复三阴性乳腺癌中抗PD-L1的治疗效果。综上，本研究为肿瘤转移及耐药拓展了新思路，并为克服肿瘤进展的临床治疗提供了新的策略与潜在靶点。