PTPRO作为关键节点在食管鳞癌中多维调控炎恶转化的分子机制

Inflammation is highly associated with esophageal squamous cell carcinoma. PTPRO is newly discovered phosphatase and tumor suppressor, which regulates a variety of inflammatory signals. Our previous result showed that 1) Ptpro-/- mice were more susceptible to be esophageal inflammation and tumor when exposed to carcinogenic chemicals; 2) the conditional medium from macrophages of Ptpro-/- mice promoted progression of tumor cells; 3) the secretion of IL-6 in both macrophages and tumor cells depends on PTPRO level; 4) STAT3 was activated in macrophages of Ptpro-/- mice. Our hypothesis is that PTPRO is a determinative regulator mediating the crosstalk between the macrophages and tumor cells linking inflammation and cancer. We will 1) examine the spatial and temporal expression of PTPRO in the dynamic process of inflammation and esophageal squamous cell carcinoma using tissue array of patient specimens and mouse model; 2) study the PTPRO-mediated crosstalk between macrophages and tumor cells using knockout mouse transplantation experiments and co-culture (in vitro) as well as co-inoculation (in vivo) of macrophages/tumor cells; 3) discover and analyze the major cross-linking signals in the complex networks mediated by PTPRO by means of transcriptomics and bioinformatics; 4) evaluate above discoved molecules in tissue array and mouse model, identify the association between PTPRO network and tumor growth as well as clinical indicators. The project is important for identifying a new regulatory network and will provide basis for the clinical translation.

炎症和食管鳞癌密切相关。PTPRO是众多炎症信号的关键磷酸酶和抑癌基因。我们前期发现:1）PTPRO敲除鼠更易诱发食道炎症及肿瘤;2）基因敲除鼠的巨噬细胞条件培养液促进肿瘤细胞恶化;3）巨噬细胞和肿瘤细胞IL-6分泌均受PTPRO表达的影响;4）基因敲除鼠巨噬细胞的STAT3激活。假说：PTPRO作为信号网络的关键节点介导巨噬细胞与肿瘤细胞互动来调控炎症恶性转化。拟1)临床标本和模式动物检查PTPRO炎症和肿瘤进程中的时空表达规律;2)用基因敲除鼠移植实验,及巨噬细胞/肿瘤细胞共培养和共移植，确认PTPRO介导的微环境巨噬细胞和肿瘤细胞互动;3）组学和生物信息学发现提炼PTPRO介导网络中的交联信号;4）病人标本和小鼠模型确认上述信号，建立数学模型寻找PTPRO炎症网络与肿瘤生长及临床规律的关系。课题将发现PTPRO为节点的新调控网络,为临床转化提供科学依据。

PTPRO是众多炎症信号的关键磷酸酶和抑癌基因，在肿瘤中的作用和临床应用价值日显重要，基于食管鳞癌与炎症和转移发生的内在关系以及地域特点，本课题组开展了“建库”和“建模”两项工作。首先搜集了从炎到癌各个阶段的组织，建立了食管炎症和肿瘤的标本库。其次是建立了以4NQO化学诱导的忠实模拟病人炎症和鳞癌过程且和临床分子通路一致的小鼠模型。申请人根据原计划利用临床标本分析发现PTPRO在食管鳞癌病人中的表达降低，并与较差的临床预后相关。进一步通过4NQO诱导成瘤的Ptpro敲除小鼠食管鳞癌模型发现PTPRO在肿瘤恶性转化动态过程中的表达分布。在研究过程中又有新的发现：1、通过对临床参数的分析发现有淋巴结转移患者的PTPRO表达低于无淋巴结转移的患者；2、体外建立PTPRO干扰和过表达食管鳞癌细胞系，发现PTPRO可以抑制食管鳞癌细胞增殖和侵袭迁移能力；3、通过4NQO诱导成瘤的Ptpro敲除小鼠模型发现与野生型小鼠相比，Ptpro敲除小鼠有更多的淋巴结转移，说明Ptpro的缺失促进了淋巴结转移。通过免疫组化和western blot分析还显示与野生型相比，Ptpro敲除小鼠肿瘤组织中的E-cadherin的表达水平降低，而N-cadherin表达水平升高，这进一步说明Ptpro缺失促进了食管癌转移；4、为了进一步验证PTPRO对食管鳞癌生长和转移的作用，我们通过异种移植和脚垫注射实验,发现过表达PTPRO来源的肿瘤组织中E-cadherin和N-cadherin表达分别升高和降低。过表达PTPRO的小鼠腘窝淋巴结更小，淋巴结也更轻。这些数据共同证明了PTPRO对ESCC生长和转移的抑制作用。本课题发现PTPRO为节点的新调控网络，对将PTPRO转化成临床诊断和治疗靶点具有重要指导意义。..