整合素αvβ3在骨唾液酸蛋白促进乳腺癌骨转移中的作用及其机制研究

Bone sialoprotein (BSP) has a close relationship with invasion, migration and bone metastases formation in breast cancer. It is generally accepted that BSP could bind to αvβ3 integrin and improve metastatic progress. Our recent research implies that αvβ3 is relevant to BSP expression, so we have a hypothesis that BSP may also promote bone metastasis by up-regulating αvβ3. To prove this hypothesis, we will detect the relevance of BSP level and the subunits (αv and β3) of integrin in paraffin specimens of patients with breast infiltrating ductal carcinoma, and analyze if there is any relevance among the level of αv, β3, BSP and bone metastasis. We will analyze the relationship of αv, β3 and BSP expression using gene transfection, flow cytometry and immunohistochemistry staining in breast cancer cell lines. The effect of BSP and αvβ3 integrin on breast cancer metastasis will be tested in vitro and in a mouse model. Moreover, we detected a few signal pathway factors to explore the regulating mechanism between BSP and αvβ3 integrin. This research aims to clarify the molecular mechanism of BSP regulating breast cancer metastasis through αvβ3 integrin and affecting breast cancer metastasis.

骨唾液酸蛋白（Bone sialoprotein, BSP）在乳腺癌细胞靶向骨转移过程中发挥重要作用。既往研究认为BSP通过与癌细胞表面的整合素αvβ3结合，促进肿瘤转移进程。而我们最新实验结果表明亲骨转移乳腺癌细胞的BSP与αvβ3表达水平增高；沉默乳腺癌细胞中的BSP表达，不但可以抑制肿瘤靶向骨转移，而且癌细胞αvβ3的表达水平同步下调。因此，我们提出BSP还可能通过上调乳腺癌细胞αvβ3表达，促进肿瘤侵袭、迁移和靶向转移的假说。本研究拟采用免疫组化技术，检测乳腺浸润性导管癌原发灶中BSP和αvβ3表达的相关性，结合病历和随访资料分析与骨转移的关系。通过建立不同表达水平BSP、αv和β3的乳腺癌细胞株，体内外实验检测BSP、αv和β3对乳腺癌细胞转移生物学性质的影响，并初步探讨BSP和αvβ3共同参与的信号通路。研究旨在揭示整合素受体αvβ3在BSP促进乳腺癌靶向骨转移中的作用新机制。

近年来，乳腺癌的发病率呈现上升的趋势，而术后复发和远处转移是乳腺癌患者主要的死亡原因。骨和骨髓是乳腺癌转移的常见部位，现有诊断技术通常很难在早期准确预测乳腺癌骨转移进程，因此深入研究乳腺癌骨转移的分子调控机制，寻找乳腺癌靶向治疗的潜在分子靶标显得尤为重要。研究表明整合素αvβ3在BSP调控乳腺癌细胞的骨转移过程中具有重要作用，但其具体调控机制仍不清晰。本课题首先通过乳腺癌病理标本检测BSP、αv和β3整合素表达情况，结合临床和病理诊断资料，分析上述蛋白与乳腺癌转移的关系。再通过转染真核表达载体使乳腺癌过表达整合素αv和β3，通过RNA干扰技术沉默整合素αv和β3，获得不同BSP、αv、β3水平的人乳腺癌细胞。利用CCK8、划痕实验和transewell以及裸鼠左心室注射模型，研究不同BSP、αv、β3水平对人乳腺癌细胞侵袭转移能力的影响。发现BSP、整合素αv和β3在乳腺浸润性导管癌原发灶中表达水平与乳腺癌转移密切相关。特别是在远端器官转移病人中呈现显著高表达，但未见三者与乳腺癌转移器官靶向性显著相关。其中，乳腺浸润性导管癌组织中BSP与整合素αv、β3的表达呈正相关，且αv与β3也呈正相关。整合素αv和β3过表达有可能促进乳腺癌细胞在体内和体外的转移能力。用CRISPR技术分别敲除了231BO细胞中IBSP基因和ITGB3基因，获得ITGB3基因完全敲除的单克隆细胞可作为未来深入研究BSP和整合素β3调控乳腺癌骨转移的工具。通过转录组测序我们还发现SPP1、KCNK2和PTK2B三个基因可能参与β3整合素促进乳腺癌转移过程。本研究结果对临床评估病人乳腺癌转移潜能可能具有指导意义，BSP、整合素αvβ3可作为预防乳腺癌转移药物研发的潜在靶点。对于深入研究和理解乳腺癌转移过程和继续深入研究β3整合素影响乳腺癌转移的机制具有重要意义。