正常组织成纤维细胞通过miR-205/IL-24/miR-222通路维持微环境稳态及抑制口腔肿瘤细胞增殖的机制研究

Normal tissue microenvironment is important for maintenance of tissue homeostasis and inhibition of tumor initiation, but the underlying mechanism remains largely unknown. Based on our preliminary data, we find that IL-24 secreted from normal tissue fibroblasts (NF) play a key role in maintaining tissue homeostasis and inhibiting tumor proliferation. Compared with cancer-associated fibroblasts (CAF), NF expresses high level of miR-205 and IL-24 and low level of miR-222, while CAF expresses reversely. MiR-205 can regulate IL-24 directly. Based on the above data, we propose the hypothesis that normal tissue fibroblasts maintain microenvironment homeostasis and inhibit the proliferation of oral cancer cells through miR-205/IL-24/miR-222 pathway. We are planning to test the hypothesis and underlying mechanisms by using high through-put technology, tumor cell-fibroblasts co-culture and 3D epithelial culture, overexpression and knock-down of IL-24/miR-205/miR-222, “rescue” experiments, cell cycle analysis, cell proliferation/apoptosis assays, rea-time PCR, western blot, immunostaining, tumor xenografts inhibition in nude mice by NF/IL-24, establishment of IL-24 transgenic and knockout mice, then using 4NQO to induce oral epithelial dysplasia and cancer, to study the underlying mechanisms involved.

正常组织微环境对维持组织稳态及抑制肿瘤发生至关重要，但机制未明。我们前期研究发现，正常组织成纤维细胞（NF）分泌的IL-24对维持组织微环境稳态、抑制肿瘤细胞增殖发挥重要作用。通过对比NF和癌症相关成纤维细胞（CAF）发现，NF高表达miR-205和IL-24，低表达miR-222，而CAF正相反，miR-205可调控IL-24表达，由此提出NF通过miR-205/IL-24/miR-222通路发挥维持微环境稳态及抑制肿瘤细胞增殖的科学假设。拟通过高通量技术、细胞共培养及上皮3维培养、IL-24/miR-205/miR-222基因过表达及敲低、“拯救”实验、细胞周期、增殖和凋亡实验、Rea-time PCR、western blot、免疫组化、NF/IL-24抑制裸鼠移植瘤实验、建立过表达和敲低IL-24的转基因小鼠，并利用4NQO诱导口腔癌，研究NF/IL-24的作用机制。

肿瘤微环境在肿瘤发生发展过程中起到非常重要的作用。本研究以上皮稳态的角度的观点来研究口腔肿瘤的发生发展的分子机制。结合口腔正常黏膜组织、白斑组织和口腔癌组织的高通量测序分析结果，及TCGA和GEO数据库分析结果，初步明确了IL24、DLX3、H19、miR-195、miR-222、miR-205、Mettl3和p53等基因参与口腔上皮的稳态调控作用，我们构建了与上皮稳态有关的这些条件性敲除、全敲和转基因小鼠，并利用上皮三维培等体外实验及分子生物学技术，初步阐明了在NF和CAF对维持口腔黏膜上皮稳态中的作用及IL24调控上皮分化及巨噬细胞极化来调控上皮稳态的分子机制。通过对高通量分析，明确了NF和CAF主要以分泌携带MMP1的外泌体的形式来募集血管内皮细胞，打破上皮稳态，促进口腔黏膜上皮增生和癌变。同时，我们利用TCGA和GEO数据库，发现p53基因突变在口腔癌发生中发挥重要作用。随后，通过对口腔癌组织、小鼠及仓鼠口腔癌病理组织的高通量、meRIP-seq等一系列研究分析，初步证实①IL24通过STAT3和Notch1通路调控间充质成纤维细胞、血管内皮细胞和上皮细胞之间的相互作用，进而上皮稳态及癌症发生。②Mettl3通过影响IGF2BP2与SLC7A11 mRNA结合，维持SLC7A11稳定性和表达，促进口腔癌的发生发展。雷公藤甲素可以抑制METTL3，进而起到预防和治疗口腔癌的作用。③携带p53突变口腔癌细胞比携带p53野生型细胞的干性明显增强。p53缺失或突变可以通过TCF21/CD44通路增强干性并导致化疗抵抗。④发现头颈部鳞癌新型预后的脂代谢指标（ADCY2，LIPE和OLR1），且该指标与头颈部鳞癌HPV感染高度相关。⑤白芍总苷能通过miR-124/STAT3通路改善NF的免疫调节能力，进而实现重新建立和维持上皮稳态。本课题研究成果会对防治口腔鳞癌的发生发展提供新的思路和靶点。目前在本课题参与资助下，本课题组共发表SCI文章15篇，申请专利1项。