IGFBP5促进非小细胞肺癌干细胞自我更新的功能及机制研究

Non-small cell lung cancer (NSCLC) is a highly invasive type of cancer. Evidence suggests that lung cancer usually follows the cancer stem cell (CSC) model where a subset of cancer cells possess the capacity of self-renewal. Self-renewal is the breakthrough of CSCs-targeted therapy for lung cancer. By gene screening of primary NSCLC stem cells, we found a potential target of NSCLC stem cells --IGFBP5. Though IGFBP5 plays an important role in various types of cancers, studies on the role and molecular mechanisms of IGFBP5 in lung cancer are little. We previously found that IGFBP5 was aberrantly expressed in NSCLC stem cells and could promote the self-renewal ability of LCSCs. In this project we will employ sphere-forming assays and xenograft tumor assay to assess the role of IGFBP5 in the LCSC self-renewal ability, and analyze the signaling network of IGFBP5 with affymetrix geneship and western blot, and further identify the substrate for IGFBP5 promoting LCSCs self-renewal through TAP/MS analysis and protein-protein interaction assays. We will also collect NSCLC samples and clinical data to analyze the relationship of IGFBP5 with NSCLC prognosis. In this way, our study may provide a novel promising therapeutic target for NSCLC stem cells.

肿瘤干细胞是非小细胞肺癌发生、转移及治疗失败的重要原因，靶向清除肺癌干细胞是改善患者预后的新的突破。为此我们通过建立原代肺癌细胞系，并用基因芯片筛选到肺癌干细胞自我更新潜在靶点-IGFBP5。IGFBP5与肿瘤发生发展关系密切，但在不同组织类型肿瘤中功能及作用机制不同，且在肺癌中研究较少，对非小细胞肺癌干细胞的调控方向及具体机制更是少有报道。我们在前期工作中发现IGFBP5在非小细胞肺癌干细胞中存在异常高表达并能调控肿瘤干细胞自我更新。本研究拟在前期基础上，通过体外克隆形成和体内致瘤等方法明确IGFBP5促进肺癌干细胞自我更新，运用高通量芯片分析及western blot等检测相关信号通路改变；进一步通过亲和串联质谱和蛋白-蛋白作用鉴定IGFBP5的下游靶蛋白，并收集肺癌标本分析其与肺癌预后的相关性。本研究将为非小细胞肺癌干细胞定向清除提供新的治疗靶点。

迄今为止，调控肺癌干细胞功能的机制尚不明确。本研究筛选和鉴定新的干细胞调控靶标，检测新发现的IGFBP5在肺癌干细胞中的表达及对干性特征功能的影响，探究与IGFBP5相互作用的关键靶蛋白RPL4对干细胞生物学功能的影响及相关分子机制，从而为靶向清除肺癌干细胞提供新的治疗靶点和研究思路。.本次研究中我们通过cDNA表达谱芯片分析提示，在所有差异表达基因中，IGFBP5是A549克隆球细胞中表达升高最显著的基因；IGFBP5在肺癌细胞系及原代组织来源的NSCLC克隆球干细胞中表达显著上调，mRNA与蛋白水平的改变呈现一致性；在CD133+的肺癌干细胞中，IGFBP5表达增加。IGFBP5稳定敲除后，动物体内成瘤率降低，成瘤体积减小；体外克隆球形成数量减少，克隆球体积变小；SOX2和KLF4等iPSCs关键转录因子明显下调。临床肺癌组织标本及TCGA数据库分析提示IGFBP5在肿瘤组织中表达较正常及癌旁组织升高，但其在肺癌中的表达水平与患者生存预后可能没有直接相关性。.通过免疫共沉淀和质谱分析提示RPL4是IGFBP5的相互结合靶蛋白，构建RPL4截短体蛋白后再次与IGFBP5进行Co-IP发现，IGFBP5能与RPL4的第264-427氨基酸结构域结合，BiFC方法观察到在活细胞中IGFBP5与RPL4的空间位置十分接近。.通过RPL4沉默后肺癌干细胞干性特征减弱：动物致瘤能力减弱，体外克隆球形成能力降低，ALDH1阳性细胞群比例减少。CCK-8试验提示RPL4敲除后细胞增殖能力减弱。进一步检测iPSCs因子发现，RPL4敲除后，影响干细胞多能性特征的关键分子C-MYC也相应下调。.综上，我们发现IGFBP5通过与RPL4靶向相互作用调控C-MYC，从而促进肺癌细胞干性能力特征。IGFBP5是影响肺癌干性能力的关键因子，可能成为肺癌治疗的一个潜在靶点。