SIRT6通过调控NOTCH信号及外泌体功能促进前列腺癌转移的机制研究

Metastasis is the key factor that contributes to the prostate cancer-associated death, which type of cancer is occurring more and more frequently worldwide. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is the critical biological mechanism that underlies tumor metastasis, whereas the tumor microenvironment is also a key player in this process. Many questions with regard to the mechanisms of prostate cancer metastasis remain to be answered. In our previous study, we reported that SIRT6, a key regulatory gene, could promote prostate cancer and its high expression correlated to the metastasis and poor prognosis. Preliminary experiments also indicated that SIRT6 regulated EMT and Notch signals, which might also affect exosome secretion. In this project, we will carry out the following studies to confirm: (1) the function of SIRT6 in promoting EMT in prostate cancer cells and their metastasis in vivo; (2) that Notch signaling actually mediates the function of SIRT6 as in (1); and importantly, (3) SIRT6 regulates prostate cancer cell in exosome secretion and function that acts upon cancer-associated fibroblasts in the tumor microenvironment, which in turn, promote the metastases of prostate cancer cells. This research will provide new insights and suggest new therapeutic targets for prostate cancer metastasis.

肿瘤转移是日益高发的前列腺癌难治的最主要原因之一，其复杂的调控机制，包括肿瘤细胞上皮间质转化（EMT）和肿瘤微环境的作用，仍有诸多问题尚待阐明。在前期研究中我们报道了关键调控蛋白SIRT6的促癌作用，其高表达与前列腺癌细胞的转移以及病人的不良预后正相关。预实验初步提示SIRT6调控前列腺癌细胞EMT、Notch信号以及外泌体分泌的作用。为进一步明确SIRT6促进前列腺癌细胞转移的分子机制，我们拟围绕“SIRT6通过调控Notch信号促进前列腺癌细胞EMT和转移”和“SIRT6调控前列腺癌细胞分泌外泌体并作用于肿瘤微环境的细胞如肿瘤相关成纤维细胞，进而促进前列腺癌细胞转移”的研究假说，从细胞模型、动物模型、临床样本和数据分析入手，多角度开展实验研究，为临床开发阻断前列腺癌转移的治疗方法提供新的思路和依据。

晚期前列腺癌患者的临床治疗仍以雄激素剥夺治疗为主，但多数患者还是会在2-3年后出现药物抵抗。因此迫切需要发现驱动前列腺癌转移和耐药的机制并确定新的分子靶标。本项目中，我们对临床样本测序数据库以及组织芯片中SIRT6的表达情况进行分析，发现相较于前列腺增生样本或前列腺癌原位组织样本，在前列腺癌转移样本中SIRT6基因拷贝数和表达水平更高。干扰SIRT6表达，能够抑制多种去势抵抗型前列腺癌细胞的增殖、上皮间质转化及侵袭能力，而过表达SIRT6促进前列腺癌细胞的增殖及侵袭能力；同样的结果在荷瘤小鼠模型中均得到验证。这些数据表明SIRT6在前列腺癌中是促癌基因。接着，我们探究了SIRT6促进前列腺癌进展的分子机制。通过SIRT6的功能抑制剂以及功能突变体质粒，发现SIRT6的去乙酰化和去脂酰化作用介导前列腺癌的多种恶性特征发展，并通过基因富集分析发现SIRT6激活包括NOTCH和mTOR通路在内的下游多条信号通路来促进前列腺癌的恶性发展。.然后，我们选用细胞间天然运输工具-外泌体来包裹SIRT6 siRNA从而在体内实现干扰前列腺癌细胞的SIRT6表达水平。为了能够在体内精准靶向前列腺癌病灶，我们在外泌体膜上修饰能够靶向前列腺癌细胞的适配体E3。由此构建的工程化外泌体在体内能够靶向前列腺癌病灶并且干扰SIRT6表达。在小鼠前列腺癌皮下瘤模型和原位瘤模型中使用包裹SIRT6 siRNA的工程化外泌体（也是一种核酸药物），可显著抑制肿瘤生长和转移。.综上所述，本项目比较全面地验证SIRT6在前列腺癌的增殖及转移等恶性特征上的促进作用并探究了具体的分子机制，而且创新地通过构建具有靶向作用的工程化外泌体装载SIRT6 siRNA敲低前列腺癌病灶的SIRT6表达水平从而起到抑制肿瘤的效果，这也初步验证了在前列腺癌治疗中SIRT6可作为潜在的成药靶点。