细胞窖蛋白Caveolin-1调控CXCR4胞内循环影响胰腺癌淋巴转移潜能的实验研究

Pancreatic cancer is a highly aggressive tumor and lymphatic metastasis is the early manifestation of its acquisition of metastatic potential. Therefore, it is urgently needed to in-depth study the heterogenous properties in the subgroup of cancer cells with lymphatic metastatic potential. In our preliminary study, we have established a pancreatic cancer cell line with highly lymphatic metastatic potential, which over-expressed CXCR4 and Caveolin-1. We further confirmed structural and functional correlations between these molecules in this cell line. Accordingly, in the current study, we will in-depth study the mechanism of Caveolin-1 regulating CXCR4 intracellular "cycle distribution" and "functional transition". The structural and functional relation between Caveolin-1 and CXCR4 at gene and protein levels will be analyzed. The expressing difference and trend in cells with different lymphatic metastatic potential will be measured. The chemotaxis, endoctytosis, de-adherence, polarizing distribution, and functional cycle mediated by different structural position will be examined. The cascade of lymphangiogenesis pathways mediated by Caveolin-1/CXCL12-CXCR4 will be studied. The malignant phenotype of lymphatic metastasis in pancreatic cancer cells affected by targeting to Caveolin-1/CXCL12-CXCR4 will be tested. The efficiacy of Caveolin-1/CXCL12-CXCR4 as prognostic factors for pancreatic cancer will be determined. We believe these studies wil provide theoretical basis to the mechanism of lymphatic metastasis and corresponding intervention strateges in pancreatic cancer.

胰腺癌侵袭转移性极强，淋巴转移是癌细胞获得转移潜能的主要表现，针对肿瘤异质性细胞转移潜能的研究有重要意义。我们前期构建裸鼠胰腺癌淋巴转移模型，获得高淋巴转移潜能细胞亚群，发现该亚群细胞CXCR4高表达，细胞窖蛋白Caveolin-1明显上调，Caveolin-1/CXCR4存在结构和功能相关性。基于此，本课题拟深入研究Caveolin-1调控CXCR4胞内"循环分布"和"功能转换"的机制：在基因和蛋白水平干预、分析两者结构和功能关联性，观察它们在不同淋巴转移潜能细胞的表达差异和变化趋势；明确Caveolin-1调控CXCR4在不同结构位点介导的趋化、内吞、去粘附、极化分布和功能循环过程；阐释Caveolin-1/CXCL12-CXCR4介导的淋巴管生成信号通路；调控胰腺癌细胞转移潜能，抑制转移表型，并判断其作为预后因子有效性。为探索胰腺癌淋巴转移作用机制并寻找相应干预措施提供理论依据。

我们通过构建小鼠胰腺癌细胞淋巴道转移模型，筛选出高淋巴转移异质性亚群细胞—BxPC-3-LN细胞。筛选比较BxPC-3-LN细胞和BxPC-3原代细胞之间的差异，我们发现CXCR4是其中显著改变的分子。CXCR4在BxPC-3-LN细胞中的表达水平明显高于在BxPC-3原代细胞中的表达。我们进而发现CXCR4在BxPC-3-LN中的表达主要集中在细胞膜表面。因此，我们认为CXCR4的表达分布及促胰腺癌淋巴结转移的功能实现与细胞膜的结构与功能密切相关。.针对BxPC-3-LN细胞和BxPC-3原代细胞之间的差异，我们发现细胞窖结构在其中发生了重要变化。我们进一步通过蛋白-蛋白相互作用分析技术筛选细胞膜结构蛋白中与高淋巴结转移性胰腺癌细胞BxPC-3-LN内与CXCR4相互作用的共轭分子，证实细胞窖的重要结构蛋白Caveolin-1与CXCR4的表达直接相关。我们在临床样本，体外细胞实验和体内动物实验进一步证实了Caveolin-1/CXCR4功能轴促进胰腺癌淋巴结转移。通过对Cavins家族的分析，我们证实Cavin-1/Caveolin-1维持细胞窖结构与功能是CXCR4促进胰腺癌淋巴结转移的关键。分子机制研究提示PI3K/Akt相关分子是其中的关键信号通路，并且靶向该信号通路可逆转Caveolin-1/CXCR4功能轴促胰腺癌淋巴结转移的过程；机制研究中我们还证明了不同转移潜能细胞亚群中HNF1A及其相关分子EGFR表达水平呈明显的负相关，BxPC-3-LN细胞HNF1A低表达同时EGFR高表达，该信号通路在胰腺癌恶性侵袭和转移潜能调控中也起着重要作用。.我们进一步分析了不同恶性潜能临床患者亚群特征，我们通过转录组测序发现，“在Cavin-1/Caveolin-1低表达人群，HNF1A基因表达水平显著升高，与不同转移潜能细胞亚群分析结论一致，临床指标数据显示：这一部分病人为“CA19-9低分泌胰腺癌亚群”， 约占到20%的胰腺癌患者，而在这部分患者当中该Lewis (+)亚群约占到患者总数的13.2%，其5年生存率接近于20%，显著优于其他患者，提示该亚群为低恶性潜能的群体，我们定义为CA19-9低分泌胰腺癌亚群（CA19-9-Low&Lewis (+)亚群），是本次国自然课题最核心的研究成果。.本研究转移异质性分析为切入点，并发现重要的临床转化研究成果。