ZIP在乳腺癌细胞生长及耐药中的关键作用及机制研究

Resistance to chemotherapy remains a major barrier to the successful treatment of breast cancer. We have developed a novel method, the VBIM system that is capable of identifying many proteins whose over-expression in breast cancer confers resistance to Tamoxifen, a drug currently being used in the therapy of this disease. In our initial experiments, we used this method to make the novel discovery that a transcription repressor, ZIP confers drug resistance in Tamoxifen treated breast cancer cells. Further study found that Zip. As a negative regulator, ZIP binds to EGFR and JAK2 gene promoters and inhibits their expression. The inhibitory effects of EGFR and JAK2 expression result in blockage of activated STAT3. In addition, ZIP protein can directly bind to STAT3 and block the functions of activated STAT3. EGFR and JAK2 are kept in high level due to the inhibitory effect of ZIP expression in drug resistant breast cancer cells. We now propose to adhere with the research for mechanisms of ZIP in breast cancer cell growth and drug resistant, and then try to develop ZIP activators to overcome breast cancer drug resistant in clinical chemotherapeutics for improved therapy in breast cancer.

化疗是治疗恶性肿瘤最重要的手段之一，然而由于肿瘤细胞对化疗药物产生耐药会导致化疗失败甚至复发。本项目组构建的VBIM 插入突变筛选系统已成功应用于肿瘤信号通路以及肿瘤耐药性的研究中，并已取得多项重要进展。近期项目组利用该系统在他莫昔芬（Tamoxifen）耐药的乳腺癌细胞系中筛选得到ZIP 基因，其蛋白产物与乳腺癌细胞耐药有关。深入研究发现，ZIP分子首先作为一个负调控转录因子，能结合在EGFR和JAK2基因的启动子上，从而抑制二者的表达，并导致EGFR和JAK2活化的STAT3磷酸化水平降低。其次，ZIP分子还能直接与STAT3相结合，阻断STAT3的功能。在耐药的乳腺癌细胞中，由于ZIP表达受到抑制，从而使得EGFR和JAK2持续高表达及保持高活性。本项目将深入开展ZIP基因在乳腺癌细胞耐药中的机制研究，并针对性地发现ZIP激活剂，从而有效地解决乳腺癌细胞在临床治疗中的耐药性难题。

乳腺癌严重威胁着全球女性的生命健康。为了有效的治疗雌激素ER阳性乳腺癌，临床医生可能会针对病人情况，选择性地使用“选择性雌激素拮抗剂”这一类靶向药物进行辅助治疗。Tamoxifen就是这类药物中最早被使用以及机理被研究最广者之一。但临床上病人在使用了一段时间之后，很多病人会对其产生耐药性，进而导致肿瘤复发。我们利用VBIM这一正向遗传学分子系统，对能够引起Tamoxifen耐药的分子进行了正向筛选，并发现多个与Tamoxifen耐药相关的潜在靶基因。.我们对其中的一个基因，ZIP进行了比较深入的研究。通过染色质免疫共沉淀-测序（ChIP-seq），我们发现这一转录因子对多条通路，包括JAK-STAT，NFkB，AKT-mTOR等有调控作用。进一步利用荧光素酶报告系统和ChIP-PCR，我们发现ZIP可以通过对JAK2以及EGFR等重要基因上游序列进行直接结合；通过抑制JAK2，而不是EGFR或者HER2，ZIP可以调控STAT家族成员的激活。ZIP通过调节上述多条通路的活性，影响雌激素拮抗治疗敏感肿瘤对Tamoxifen为代表的药物的响应。这样的影响在体外（in vitro）、体内（in vivo）以及病人样本中都得到了良好的重复和验证。特别是在我们跟踪关注的多位Tamoxifen耐药的乳腺癌病人中，ZIP的平均表达量显著低于没有使用Tamoxifen的病人群体。以上数据均支持了ZIP基因在调控基因通路以及乳腺癌雌激素治疗过程中的重要作用，并为临床药物开发已经临床上多药联用治疗提供了新的思路。同时，表明ZIP能够作为临床肿瘤靶标分子，为肿瘤的分型、分期，提供有力的帮助。.在研期间，通过本项目的支持，我们发表了多篇SCI论文，包括国际知名杂志-美国科学院院报PNAS上；多位博士、硕士受到了科学实验以及思维的训练，并选择继续深造或到国外研究机构从事博士后工作，为他们在将来的科学实践打下了良好的基础。