12HETE/GPR31通路调控自噬在三阴性乳腺癌肿瘤干细胞干性维持中的作用

Therapeutic failure of triple-negative breast cancer (TNBC) is mainly due to the existence of breast cancer stem cells (BCSC). Consideration of the dynamic transition of BCSCs and non-BCSCs has greatly limited the therapeutic effects of BCSC-targeted therapy, recent studies began to focus on the relationship between the metabolic reprogramming and BCSC. 12-HETE, a lipid metabolic reprogramming product, and its receptor GPR31 were found to play an important role in tumor initiation and progression. However, the effect of 12HETE/GPR31 pathway in TNBC and BCSC remain unclear. In our preliminary experiments, 12-HETE was higher in TNBC patients’ serum than other breast cancer counterparts. Increased expression of GPR31 was also found in TNBC tissue and cancer cells, especially in BCSCs. And the tumorigenic property, BCSC content and autophagy activity of TNBC cell line MDA-MB-231 were significantly decreased after GPR31 knockdown. These results taken together suggest the 12-HETE/GPR31 pathway is critical for stemness maintenance via regulating the autophagy activity. Therefore, taken the metabolic reprogramming as a pointcut, we sought to evaluate the functional role and the underlying mechanisms of 12-HETE/GPR31 pathway in BCSC stemness maintenance and malignant biological behavior of TNBC, and thus provide novel venues and evidence for BCSC-targeted strategies against metabolic reprogramming related pathway.

乳腺癌干细胞（BCSC）是导致三阴性乳腺癌（TNBC）治疗失败的主要原因。由于BCSC和非BCSC的动态转变限制了传统BCSC靶向治疗的效果，学界开始把目光投向代谢重编程。脂代谢重新编程产物12-HETE及其受体GPR31发挥了多层次促癌作用，但其在TNBC和BCSC中作用仍不清楚。我们预实验发现TNBC患者血清12-HETE水平明显升高，TNBC组织和细胞高表达GPR31，且主要表达于BCSC中；抑制GPR31后，TNBC细胞的成瘤能力、BCSC比例及自噬水平明显降低，提示12-HETE/GPR31通路可能调控自噬参与BCSC的干性维持。因此，本课题组以肿瘤代谢重编程产物为切入点，从受体表达和配体分泌两方面系统解析TNBC中12-HETE/GPR31通路在BCSC干性调控网络和恶性生物学行为中的作用和具体机制，从脂代谢重编程的角度为针对TNBC的BCSC靶向治疗提供新的治疗策略和理论基础

肿瘤干细胞是三阴性乳腺癌治疗的研究热点，但是往往人们对于肿瘤干细胞研究的失败在于肿瘤干细胞与非肿瘤干细胞之间的动态转变。本研究从脂代谢重编程的角度，希望明显脂代谢重编程在肿瘤干细胞自我更新和干性维持的相关机制，为肿瘤干细胞治疗找到高效低毒的靶点。在国自然基金项目的大力支持下，本研究以脂代谢重编程为切入点，旨在探讨脂代谢重编程产物12HETE通过GPR31调控三阴性乳腺癌干细胞的干性维持和自我更新的相关机制。通过在细胞水平，动物水平和临床标本水平等多个维度的研究，我们发现GPR31在三阴性乳腺癌细胞系的表达水平明显升高，并且其收到12HETE的调控。在我们通过慢病毒介导的GPR31敲减之后，MDA-MB-468细胞系的增殖能力、侵袭迁移能力和克隆形成能力都明显降低。同时，在干细胞比例和干细胞特性方面，在慢病毒敲减MDA-MB-468细胞系的GPR31之后，CD44+/CD24-干细胞比例明显降低，干细胞相关标志物NANOG,OCT4,SOX2明显降低。有趣的是，我们也发现在敲减了GPR31之后EMT相关标志物表达谱明显改变，其中N-CAD表达增加而E-CAD表达降低，我们推测这可能参与肿瘤干细胞比例增加和侵袭性增强。在后期的功能恢复试验中，我们发现通过对于MDA-MB-468-shGPR31稳转细胞株过表达12-LOX，其干细胞特性和干细胞比例明显得到恢复，提示12HETE/GPR31轴对于三阴性乳腺癌干细胞干性和自我更新的调控受到了上游12-LOX的调控，进一步提示了12LOX/12HETE/GPR31在三阴性乳腺癌干细胞干性调控的密切联系。在后续的动物实验中，我们也观察到在敲减了GPR31之后MDA-MB-468细胞系小鼠成瘤能力明显下降，结合临床标本扩大验证的结果，我们进一步确认了12LOX/12HETE/GPR31轴在三阴性乳腺癌干细胞干性调控和自我更新中的价值。在具体机制层面，我们的研究发现除了EMT相关标志物，PI3K/NFκB通路可能参与其具体干细胞干性调控。综上所述，我们的研究进一步证实了脂代谢重编程与肿瘤干细胞干性维持和自我更新之间的复杂联系，丰富了warburg学说，构建了肿瘤干细胞与非肿瘤干细胞之间动态转变的复杂模型，为针对脂代谢重编程的肿瘤干细胞靶向治疗找到了潜在的靶点。