三阴性乳腺癌干细胞致病机理研究及其靶点发现

Triple-negative breast cancer (TNBC), defined by little or no expression of estrogen, progesterone and HER-2 receptors, accounts for 12-17% of all breast cancer cases. Patients with TNBCs have worse outcome compared to other types of breast cancers, and can't be benefited from current chemotherapies such as paclitaxel, in which breast cancer stem cells (BCSCs) were reported to have critical role in this process. Because there's no available biomarkers for the identification of BCSCs in TNBCs, we first aim to find a appropriate TNBC-stem cell-specific promoter in this study. Using this screening platform and other methods, we will further explore the molecular basis of the self-renewal ability and drug resistance of TNBC stem cells with or without paclitaxel or sunitinib treatment. Next, we will validate its biological functions in TNBC stem cells in vitro and in vivo, accompanied with clinical results. Based on this study, it will not only address the detailed mechanism of how TNBC stem cells maintain their stemness and are resistant to chemocherapy, but also provide potential therapeutic targets against triple-negative breast cancer stem cells.

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤类型，其中三阴性乳腺癌（指ER、PR和HER2均为阴性的乳腺癌），约占所有乳腺癌患者的12-17%，至今仍然缺乏有效的靶向治疗药物。传统化疗药物如大环内酯类和紫杉醇等虽然可以短时间内杀伤肿瘤细胞但无助于延缓患者术后生存期。乳腺癌干细胞或称乳腺癌始发细胞被认为可能在三阴性乳腺癌肿瘤复发过程中起着关键作用，但现有的乳腺癌干细胞分子标记物不能很好得识别三阴性乳腺癌干细胞。本研究从化疗药物紫杉醇、苏尼替尼可以有效富集三阴性乳腺癌干细胞这一现象入手，通过筛选一批潜在的三阴性乳腺癌干细胞特异性启动子并最终建立肿瘤干细胞筛选体系。利用这一筛选平台，我们将进一步阐明三阴性乳腺癌干细胞对紫杉醇和苏尼替尼化疗耐受的分子机制和关键蛋白，并结合临床实验数据验证它对肿瘤干细胞生物学功能的影响，解析其分子调控机制，最终确定靶向三阴性乳腺癌干细胞的有效药物作用分子靶点。

三阴性乳腺癌具有恶性程度高，转移复发强，淋巴细胞浸润和生存周期短等特性，是目前乳腺癌研究领域的难点和热点。除了极少部分BRCA1/BRCA2缺陷的三阴性乳腺癌可以通过PARP抑制剂进行治疗以外，目前极度缺乏有效的药物作用分子靶点及相应的临床治疗药物。已知EGFR在20％的三阴性乳腺癌中高表达，但靶向EGFR的小分子抑制剂或单抗药物对三阴性乳腺癌的临床治疗效果不显著。新生血管抑制剂甚至还进一步促进了晚期乳腺癌的复发。在本项目研究过程中，我们发现BIRC6在三阴性乳腺癌高表达且与患者不良预后正相关，细胞和病理样本组化结果证实BIRC6与EGFR在三阴性乳腺癌的表达高度重合，且EGFR激活可通过蛋白水平稳定BIRC6表达。免疫沉淀－质谱联用实验结果表明，HECTD1是参与降解BIRC6的关键E3连接酶，HECTD1敲低能有效上调BIRC6的蛋白表达且BIRC6蛋白水平不再受EGF刺激影响；EGFR激活可有效阻断HECTD1介导的BIRC6泛素化过程,从而在翻译后修饰水平稳定BIRC6的表达。BIRC6敲低可有效激活SMAC及其下游凋亡，从而显著抑制三阴性乳腺癌细胞的体外生长、克隆形成、乳腺癌微球形成和体内裸小鼠移植瘤生长，效果明显强于抑制EGFR本身。以上结果表明，BIRC6是三阴性乳腺癌潜在治疗新靶点，值得进一步研发小分子抑制剂进行临床前研究。