基于新的免疫蛋白组学技术发现鉴定肺癌转移相关功能性膜蛋白

肿瘤细胞的膜蛋白组在肿瘤转移中发挥了至关重要的作用，筛选鉴定新的转移相关功能性膜蛋白可使我们更好地理解肿瘤转移过程及机制，为相关转移研究及转移治疗靶标的发现提供新的重要科学线索与依据。申请者在前期研究已经建立成熟了一种不同于以往报道的新的免疫蛋白组学膜蛋白筛选技术，并在肺癌、食管癌、血管内皮的研究中获得了成功。在本项目中，申请者将采用富含转移细胞的肺癌组织免疫制备抗肺癌转移的大容量功能性膜蛋白单抗库，并创新性地采用多种细胞转移功能差异细胞模型结合迁移、侵袭、跨内皮、内皮粘附等功能性实验，直接高通量地筛选鉴定具有抑制肺癌转移相关功能的膜蛋白单抗；进而鉴定其靶抗原，获得新的重要肺癌转移相关功能性膜蛋白，研究其在肺癌转移中所发挥的作用及相关分子。本项目有望最终获得多种新的重要肺癌转移相关功能性膜蛋白，为后继肺癌转移机制的深入研究及诊断治疗靶标的发现提供具有重要价值的候选者。

肺癌是严重威胁我国和全世界人民生命和健康的恶性肿瘤，深入发现更多的肺癌转移发挥了重要的作用的膜蛋白分子，及其相关的分子机制，可使我们更好地理解肺癌转移过程及机制，为相关肺癌转移研究及转移治疗靶标的发现提供新的重要科学线索与依据。在本研究中，我们采用肺癌组织免疫小鼠，制备了库容>2000株的抗肺癌转移的大容量单抗库，筛选获得识别肺癌细胞膜蛋白的单抗后采用高转移细胞模型，结合抑制侵袭等功能性实验，从中筛选鉴定了21株可能具有抑制肺癌转移相关功能的膜蛋白单抗；并且证实了其中13株单抗的靶抗原在临床肺癌标本中高表达，15株单抗体外明显抑制肺癌细胞的自我更新能力；10株单抗可在动物体内明显抑制肺癌的生长。采用基于单抗的免疫亲和层析抗原捕获法，结合蛋白质谱分析，我们共鉴定了11株抗肺癌转移单抗的相应靶抗原，其中5株单抗的靶抗原还采用商业化抗体co-IP、siRNA等手段进行了严格的验证。我们还发现这11种靶抗原蛋白中，有5种是以往未报道的、新的肺癌转移相关的膜蛋白，包括2种细胞骨架运动相关蛋白、2种以往认为外泌的蛋白酶和1种伴侣分子HSP90。我们选择HSP90进一步研究了其膜表达在肺癌转移中发挥的作用和可能的相关分子机制，结果发现细胞膜高表达HSP90蛋白的肺癌细胞具有更强的侵袭、自我更新能力等肿瘤转移相关特征；采用单抗和siRNA敲降，来干扰抑制表达于细胞膜表面的HSP90蛋白，以及肿瘤细胞胞内外所有HSP90蛋白的功能，均可显著抑制肺癌的侵袭、自我更新等肿瘤转移相关生物学功能，表明表达于细胞膜表面的HSP90蛋白在促进肺癌转移及生长中发挥了关键性的作用。接下来的机制研究结果表明，膜HSP90蛋白可能是通过上调GSK-3β的磷酸化，抑制β-catenin的磷酸化和降解，进而促进肺癌细胞Wnt信号通路的激活，从而促进肺癌的转移、生长等。因此，在本研究中，我们获得了11种可能的重要的肺癌转移相关功能性膜蛋白，其中5种是新报道的，为后继肺癌转移机制的深入研究及诊断治疗靶标的发现提供具有重要价值的候选者；我们首次发现并初步明确了细胞膜上表达的HSP90在肺癌的转移及生长中可能发挥了重要的作用，其可能通过激活Wnt通路来促进肺癌的转移和生长，这为进一步的研究提供了新的科学线索，丰富了对肺癌转移的认知和理解，还提示了膜型的HSP90可作为肺癌治疗靶标的重要候选者。