KIF14 促进胃癌腹膜转移发生的作用及分子机制研究

Peritoneal carcinomatosis is the main cause of mortality in gastric cancer patients, as there are none effective therapeutics so far, it severely threatens the prognosis of the patients. Previously, we performed gene profiling analysis of samples from gastric cancer peritoneal carcinomatosis, and abnormally expressed gene KIF14 was identified. The preliminary experiments indicated the high expression of KIF14 in the tissues from peritoneal carcinomatosis, downregulation of KIF14 repressed proliferation, invasion and migration of gastric cancer cells both in vitro and in vivo, and upregulation of KIF14 exhibited the inverse effects. Paclitaxel inhibited the expression of KIF14 as well as invasion and migration of gastric cancer cells in vitro, and bound to the motor domain of KIF14 protein by the computer information simulation. This project is expected to explore the correlations between KIF14 expression and gastric cancer peritoneal carcinomatosis in clinical pathology. By utilizing the methods of molecular biology, cell biology and model animals we plan to reveal the role of KIF14 in the promotion of peritoneal carcinomatosis, study the upstream regulation of KIF14 and the pivotal genes and pathways regulated by KIF14, and demonstrate how KIF14 regulate the key genes. Excavate the key sites of paclitaxel binding to KIF14, and analyze the function of KIF14 in the treatment of peritoneal carcinomatosis. The prospective results of this project will reveal the new mechanism of gastric cancer peritoneal carcinomatosis and new strategies for its therapeutics.

腹膜转移是胃癌致死的主要因素，目前仍无有效的治疗方法，严重威胁患者的预后。本课题组通过对胃癌腹膜转移标本进行基因表达谱分析，发现了异常表达基因KIF14，预实验显示KIF14在胃癌腹膜转移组织中高表达，下调KIF14抑制胃癌细胞的增殖、侵袭与迁移，上调KIF14则有相反的效应。在体外紫杉醇明显下调KIF14表达并抑制胃癌细胞侵袭和迁移，计算机模拟提示紫杉醇与KIF14蛋白驱动结构域结合。后续拟进一步研究胃癌腹膜转移临床病理中KIF14与胃癌腹膜转移的相关性。通过分子生物学、细胞生物学、模式动物等方法揭示KIF14在胃癌腹膜转移发生中的作用; 研究KIF14上游的调控机制及寻找KIF14下游调控的关键基因及相关信号通路，并分析KIF14如何调控关键基因；挖掘紫杉醇与KIF14结合的关键位点，探讨KIF14在胃癌腹膜转移治疗中的作用。本项目预期成果可揭示胃癌腹膜转移发生的新机制和治疗的新策略。

腹膜转移是胃癌最常见的转移方式之一，而且腹膜转移也是胃癌患者术后复发和死亡的主要因素。我们前期研究结果提示，驱动蛋白kinesin-14 (KIF14)在胃癌腹膜转移组织中表达增高并促进胃癌细胞的增殖、侵袭和迁移，但其在腹膜转移中的作用及机制还是一个空白。以此为基础，我们拟研究：KIF14与胃癌腹膜转移的相关性；KIF14在胃癌腹膜转移中的生物学功能；KIF14在紫杉醇（PTX）治疗胃癌细胞腹膜转移中的作用；KIF14促进胃癌腹膜转移的分子机制研究。针对上述研究内容，我们进一步验证了KIF14在胃癌腹膜转移组织中高表达，并且在胃癌腹膜高转移潜能的细胞株MKN45P中表达明显升高。上调KIF14的表达促进胃粘膜上皮细胞的侵袭和迁移，而下调KIF14的表达抑制胃癌细胞的侵袭和迁移，并使得EMT相关的标志蛋白如snail, vimentin, fibronectin表达下降, E-cadherin的表达升高。在小鼠腹腔转移瘤模型中进一步验证了KIF14过表达使腹腔转移结节和腹水量增加，并对PTX治疗敏感性降低。进一步研究显示，KIF14在PTX耐药的胃癌组织和细胞中异常高表达，而且，KIF14的过表达使胃癌细胞对PTX的耐药性增加。通过对KIF14调变后基因表达谱、GO (gene ontology) 和信号通路分析提示，Akt信号通路发生显著变化。进一步研究发现，KIF14下调后磷酸化Akt (p-Akt) (ser 473) 水平明显降低，而且，Akt的抑制剂MK-2206 能够显著抑制KIF14过表达引起的Akt磷酸化水平增高。同时，在胃癌组织中p-Akt的表达与KIF14的表达具有相关性，在KIF14下调的胃癌细胞中外源性表达Akt,可使胃癌细胞恢复增殖以及侵袭和迁移能力，而同时应用MK-2206处理后，胃癌细胞的侵袭和迁移能力受到抑制。这些研究结果提示，KIF14通过活化Akt信号通路促进胃癌腹膜转移的发生。本项目的完成为胃癌腹膜转移机制的探索和完善提供了重要的理论支持，也为腹膜转移耐药的研究提供了新的思路。