针对肝癌新分子靶标MPHOSPH1和PRC1的抗肝癌基因治疗及其机制研究

Through the immunohistochemistry analysis of many human liver cancer samples, for the first time, we found two liver-cancer oncogenes : MPHOSPH1 (M-phase phosphoprotein 1) and PRC1 (protein regulator of cytokinesis), which have effects on the cell cycle. We used the RNAi technique to downregulate the endogenous MPHOSPH1 expression on both the colorectal tumor cell line and xenografts animals. Results showed that this therapy has excellent anticancer effects. Based on above results, we are going to disclose the essential oncogenic function of MPOSPH1/PRC1 in the liver cancer, especially the molecular interaction of MPOSPH1/PRC1 and other cell cycle regulators including Mad2, p53 and so on. Thoroughly study the molecular relationship between the cell mitosis regulated by MPOSPH1/PRC1 and the genesis of liver cancer. Furthermore, based on the theoretical study, we will develope new liposome nanoparticles and oncolytic adenovirus that carry MPOSPH1/PRC1-shRNAs expressing vectors, testing their anti liver-cancer ability through orthotopic transplantation animal models, and thoroughly study the pharmacological mechanis in vivo to explore the possibility of developing the new antimitotic gene medicine that targets the KIF molecules for the liver cancer.

申请人前期利用免疫组织化学等实验技术分析大量肝癌临床样本，首次在肝癌中发现两个与细胞周期调控相关的癌基因：驱动蛋白PRC1和MPHOSPH1。在前期工作中，申请人利用RNA干扰技术，在大肠癌细胞和荷瘤裸鼠中抑制内源MPHOSPH1，显示了良好的抗癌效果。本项目将在上述研究基础之上，进一步揭示PRC1/MPHOSPH1在肝癌的发生发展中起到的关键作用。重点阐明MPHOSPH1和PRC1与其他细胞周期调控关键分子如Mad2, p53等相关蛋白的相互作用，深入研究MPHOSPH1和PRC1调节细胞有丝分裂与肝癌发生的分子机制。在理论研究基础之上，构建携带PRC1/MPHOSPH1-shRNA表达载体的重组溶瘤腺病毒和纳米脂质体。利用裸鼠肝脏原位移植瘤模型，检测其治疗肝癌的效果，并进一步研究其体内药理学机制。为探索靶向细胞有丝分裂驱动蛋白的肝癌基因治疗药物的应用前景奠定理论基础。

在本项目研究中，我们发现了两个潜在的肝癌药物靶标： MPHOSPH1（分裂期磷蛋白1，M-phase phosphoprotein 1）和PRC1（胞质分裂调控蛋白1，protein regulator of cytokinesis 1）。其中MPHOSPH1属于驱动蛋白家族成员，而PRC1属于微管结合蛋白，两者在细胞内共定位并均在有丝分裂末期的胞质分裂过程中发挥重要作用。我们通过分析临床样本后发现，相对于癌旁组织和正常组织，肝癌组织中MPHOSPH1和PRC1的表达量显著上调。利用靶向MPHOSPH1/PRC1的小发夹RNA（shRNA）对内源基因进行RNA干扰，会抑制肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）细胞有丝分裂并诱导细胞凋亡，同时增强HCC细胞对于紫杉醇的敏感性，具有协同抗癌的效果；分子药理学实验显示，干扰内源MPHOSPH1/PRC1的表达是通过抑制STAT3癌基因的激活，从而抑制HCC细胞的有丝分裂，并通过p53依赖性途径触发有丝分裂后凋亡；同时抑癌蛋白p53也是HCC细胞因MPHOSPH1/PRC1表达下调而对紫杉醇敏感的关键分子。进一步的体内实验结果显示，瘤内注射含shRNA-MPHOSPH1/PRC1的重组溶瘤腺病毒，通过诱导癌细胞凋亡抑制动物皮下移植瘤的生长，同时增强紫杉醇的抑瘤作用。另外在HCC原位移植瘤实验中，尾静脉注射重组病毒能抑制肝癌的发生和发展，并恢复受损肝功能。这一系列的结果为靶向驱动蛋白的抗肝治疗癌策略以及探索针对肝癌细胞有丝分裂的新靶点分子提供了理论依据，并具有一定的临床转化前景。