mTORC2调节趋化因子受体CXCR4/CXCR7的机制及其在乳腺癌转移中的作用

The overactivation of mammalian target of rapamycin ( mTOR ) signaling pathway plays a key role in promoting occurrence and progress of various malignant tumors, but the function and mechanism of mTOR complex 2 ( mTORC2 ) in breast cancer metastasis has not been elucidated. In the earlier experiment through antibody microarray screening, we found that mTORC2 can regulate cell motility chemokine CXCL12 receptor CXCR4/CXCR7 and may play an important role in breast cancer metastasis. This project aims to built a primary breast cancer model mice with Rictor (a mTORC2 member) specifically knocked out in mammary luminal epithelial cells( mTORC2 was inhibited in mammary luminal epithelial cells in mice ). Combining the animal models with cell models and clinical specimens, this project aims to investigate ( 1 ) the role of mTORC2 in breast cancer metastasis, ( 2 ) the molecular mechanism of mTORC2 in regulating the expression of CXCR4/CXCR7 in breast cancer, ( 3 ) the role of CXCR4/CXCR7 in mediating mTORC2 promoted breast cancer metastasis. These studies will provide new contents for the mTORC2 function and new mechanisms for breast cancer metastasis, thus will provide potential new targets for breast cancer prevention and treatment.

哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR）信号通路过度激活在促进多种恶性肿瘤发生与进展中起关键作用，但mTOR复合物2（mTORC2）在乳腺癌转移中的作用与机制尚未阐明。前期实验中我们通过抗体芯片筛选到mTORC2能够调节细胞趋化因子CXCL12的受体CXCR4/CXCR7的表达，并可能在乳腺癌转移中发挥重要作用。本项目拟构建乳腺管腔上皮细胞Rictor（mTORC2成员之一）特异性敲除的小鼠原发性乳腺癌模型(mTORC2在乳腺管腔上皮细胞中被抑制)，结合细胞模型与乳腺癌临床病例标本，从分子、细胞与整体水平研究(1)mTORC2在乳腺癌转移中的作用；(2)mTORC2调控乳腺癌细胞CXCR4/CXCR7表达的分子机制；(3)CXCR4/CXCR7在介导mTORC2促进乳腺癌转移中的作用。这些研究将为mTORC2的功能提供新内容，为乳腺癌转移提供新机制并为乳腺癌防治提供新的潜在靶点。

本项目拟构建乳腺管腔上皮细胞Rictor（mTORC2成员之一）特异性敲除的小鼠原发性乳腺癌模型，结合细胞模型从分子、细胞与整体水平研究mTORC2在乳腺癌发生、发展的作用与机制。目前已按计划完成细胞学实验，明确了mTORC2对趋化因子受体CXCR4/CXCR7的表达调控机制。但动物实验方面由于Rictorloxp/loxp小鼠繁殖效率低，因此通过三重杂交构建乳腺上皮细胞特异性敲除Rictor的自发乳腺癌模型小鼠进行得并不顺利，影响了动物实验进度。项目组及时调整了研究思路，利用实验室其他mTOR相关的loxp小鼠，例如Tsc1loxp/loxp小鼠、Raptorloxp/loxp小鼠以及MMTV-Cre工具鼠、MMTV-PyVT小鼠构建了在乳腺管腔上皮细胞特异性敲除Tsc1基因的小鼠模型（Tsc-/-）、髓系细胞特异敲除Tsc1的自发乳腺癌小鼠模型以及髓系细胞特异敲除Raptor的自发乳腺癌小鼠模型。利用上述3种模型研究了mTORC1信号在正常乳腺发育中的作用及可能机制、mTORC1信号在乳腺癌发生发展中的作用及可能机制。研究发现：Tsc1-/-小鼠的乳腺发育明显落后于正常小鼠，不但形成乳腺导管的分支较少，乳腺上皮细胞的增殖率也下降，而且凋亡细胞增加。这背后的机制与mTORC1过度激活有关。mTORC1特异性抑制剂雷帕霉素可部分恢复Tsc1-/-小鼠的乳腺发育，但却抑制正常小鼠的乳腺发育，提示适度的mTORC1活性对乳腺正常发育非常重要。mTORC1过度激活负反馈抑制AKT活性，从而导致乳腺上皮细胞增殖减慢、凋亡增加；另外Tsc1敲除还抑制了ERα及IRS-1的核信号通路，抑制了细胞周期相关蛋白的表达，这些都可能造成乳腺上皮细胞增殖受损。此外，我们成功构建髓系细胞特异敲除Tsc1的自发乳腺癌小鼠模型以及髓系细胞特异敲除Raptor的自发乳腺癌小鼠模型。发现mTORC1活性增高的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的极化状态改变，并抑制小鼠乳腺肿瘤的发生与进展。综上所述，本项目充分利用了基金委经费支持及实验室现有资源，在项目申请书的基础上结合实际情况开展探索研究，虽与研究计划有一定出入，但总体围绕mTOR在乳腺发育、乳腺癌发生进展中的作用机制开展，并已获得一定成果。上述研究成果目前已发表SCI收录论文一篇，准备投稿一篇。