HER2/uPAR通路调控乳腺肿瘤休眠和细胞周期的分子机制

In previous studies, we found HER2 and uPAR played an important role in breast cancer cell dormancy, however the mechanism is unknown. The nature of cell dormancy is that cells are stuck in G0/G1 period and the dormant state will be broken if cells enter S/G2/M period, and the whole process is closely related to cyclin/Cdks. So we can infer that HER2/uPAR affects cell dormancy by the regulation of key protein in the cell cycle. According to previous research, HER2, uPAR may regulate p27 and cyclinD level and affect cell dormancy through PI3K or MAPK pathways repectively. Therefore, we intent to confirm whether HER2/uPAR affect dormancy this way by detecting key components of PI3K, MAPK pathways and p27, cyclinD with overexpression or knockout of HER2/uPAR. Furthermore, using tandem affinity purification, mass spectrometry sequence analysis and database comparison, we aim to seek for protein interacting with both HER2 and uPAR and find other pathways and key cell cycle proteins. At last, we will test and verify our findings in the clinical specimens from recurrent and metastatic breast cancer patients in order to find a new tumor markers benificial for clincal follow-up or a new target for anti-dormancy treatment.

本团队在前期研究中发现HER2、uPAR与乳腺癌细胞休眠相关，具体机制不明。休眠的本质是细胞停滞于G0/G1期，一旦进入S/G2/M期休眠即被打破，而此过程与cyclin/Cdks密切相关。由此推断HER2/uPAR通过各种通路及细胞周期关键节点蛋白影响cyclin/Cdks而实现对休眠的调控。另文献报道HER2、uPAR可能通过ERK/AKT调节p27水平，并抑制cyclinD，最终导致细胞休眠。因此本团队拟通过过表达或敲降HER2/uPAR，检测ERK、AKT及其下游关键因子，同时分析p27、cyclinD的变化，以明确其是否为HER2/uPAR调控休眠的机制之一。并拟采用串联亲和纯化技术、质谱测序分析及数据库对比筛选与HER2、uPAR分子互相作用的蛋白，从中寻找影响休眠的其他通路和关键细胞周期节点蛋白。并在临床标本中进行验证，以期发现预测转移的分子标志及潜在治疗靶点。

肿瘤休眠与肿瘤远处转移和复发、耐药和异质性密切相关，其本质是细胞脱离G0/G1 期并向 S/G2/M 期转换，进入细胞分裂，因此肿瘤休眠与细胞周期密切相关，本项目围绕 “HER2/uPAR 通路调控乳腺肿瘤休眠和细胞周期的分子机制”这一科学问题，以我国常见的乳腺癌为研究对象，利用临床肿瘤组织库、外周血中休眠的肿瘤细胞和微转移灶，通过基因组学、表观遗传学组学与蛋白质组学等技术，从临床样本分析、细胞学和动物试验的研究中，发现了控制乳腺癌休眠和细胞周期的关键节点蛋白，研究了关键节点蛋白对肿瘤休眠及参与细胞周期调控的分子机制，解析了控制肿瘤休眠的特有的信号通路及相关信号网络。研究成果从整体水平阐明了肿瘤休眠—再活化调控过程中的关键节点蛋白调控的时空变化规律，有助于判断预后并指导临床辅助治疗，或投以相应治疗以维持休眠状态，或设计杀伤休眠肿瘤细胞的分子靶向药物。.本课题以细胞周期调控蛋白在乳腺肿瘤休眠中的作用机制作为切入点：.（1）通过Real-timePCR、免疫组化、Westernblot、流式细胞分析等方法检测HER2、uPAR、Cyclin/Cdk以及关键节点蛋白在临床乳腺肿瘤组织、外周血中休眠的肿瘤细胞和微转移灶中的表达及磷酸化水平。.（2）利用siRNA建立HER2/uPAR稳定敲除、控制细胞周期的关键节点蛋白的稳定敲除的乳腺癌细胞系，通过裸鼠肿瘤接种试验和成瘤性检测分析HER2/uPAR以及关键节点蛋白对肿瘤细胞休眠的作用，同时通过特异性抗体封闭或抑制剂抑制试验观察HER2/uPAR和关键节点蛋白在乳腺肿瘤休眠中的功能，发现新型乳腺癌休眠潜在标志物或药物靶标。.本研究取得的成果.1. 通过临床样本检测验证HER2、uPAR、cyclin/cdk等分子表达与乳腺癌休眠及患者肿瘤复发有关，通过细胞和动物试验分析其肿瘤休眠中的作用机制。.2. 通过细胞和动物试验发现对HER2/uPAR通路及细胞周期有显著调控的关键节点蛋白，并通过临床样本检测进行验证。.3. 分析关键节点蛋白在乳腺癌肿瘤休眠和细胞周期调控中的作用机制及相关信号网络，提出肿瘤休眠的本质是细胞周期转化的理念。