新型小分子化合物HC-Cu27抑制肝癌细胞转移的作用及分子调控机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the major health problems worldwide, especially is the leading cause of mortality in China. The poor prognosis for HCC is mainly due to the high rate of metastasis. However, the underlying molecular mechanism of HCC metastasis remains very limited. Recent evidence, including our research results (Cancer Res，2008；Hepatology 2011；Hepatology 2013；Hepatology 2015) indicate that some small molecular could play important roles in modulating tumor progression. We have previously found that a new cooper-complex molecular compound HC-Cu27 could significantly inhibit HCC cancer metastasis. In this project, we plan to further study function and mechanism of HC-Cu27 on HCC cell biology. In this project, we plan to 1) Confirming HC-Cu27 function on HCC cancer cell biology, including cell proliferation, apoptosis, stemness and metastasis; 2) Exploring the different genes and proteins after HC-Cu27 treatment and identifying the key candidates factors regulated by Cu-HC-2; 3) Exploring biological function of candidates factors responsible for HC-Cu27; 4) Exploring molecular mechanism by which Cu-HC-2 regulates the key candidates molecular.

转移是导致临床肝细胞癌治疗失败和患者死亡的重要原因之一，对其发生发展机制及新的治疗策略的研究非常重要。近年来，我们系统开展肿瘤转移分子机制以及小分子抑制策略的研究并取得一定进展（ Cancer Res 2009；Hepatology 2011；Hepatology 2013；Hepatology 2015)。我们在前期筛选工作中发现：一种基于铜复合物设计的小分子化合物HC-Cu27对肝癌肿瘤干细胞增殖以及转移具有明显抑制作用。本研究拟在前期工作基础上，进一步从细胞以及动物模型上明确HC-Cu27的生物学作用，系统分析其作用前后肿瘤细胞内基因及蛋白的差异性，筛选鉴定HC-Cu27发挥作用所依赖的关键靶分子，分析验证关键靶分子的作用，并从基因、蛋白等水平上系统探讨HC-Cu27对关键靶分子的可能调控机制。研究结果将为更深入了解肝癌转移的分子病理机制提供帮助，并为抗癌药物研发提供新思路。

“肿瘤干细胞”理论的提出，为恶性肿瘤的复发和转移提供了新的理论基础，也为肿瘤治疗指出了新的方向和策略。我们发现了一种新的有机硒化合物CU27，能显著的降低肝癌肿瘤干细胞的干性，降低肝癌细胞在体内的成瘤能力和转移能力，并揭示了c-MYC-hnRNPU通路对肝癌肿瘤干细胞性能的重要作用，从而为靶向肝癌肿瘤干细胞提供了新的治疗靶点。. 本研究体外实验表明CU27对肝癌细胞系的成球能力、耐药能力、侵袭能力和干性标志物表达等都有显著抑制作用，而且也能有效抑制富集的肝癌肿瘤干细胞的相关功能。体内试验结果表明CU27显著抑制肝癌细胞体内成瘤能力、降低侵袭转移能力和耐药能力，与阿霉素联用能明显的改善荷瘤小鼠的生存率和生存状态，而且CU27与索拉菲尼联用能显著增强对索拉菲尼耐药型肝癌的治疗效果。. 分子机制方面我们检测了CU27作用肝癌细胞后的基因表达谱芯片，并进行生物信息学分析和独创性生物通路IPA分析预测上游调控点，结果提示c-MYC很有可能是CU27的关键生物靶分子，又通过双荧光素酶报告实验、染色质免疫共沉淀实验、免疫共沉淀实验和表面等离子共振实验明确了CU27能直接结合c-MYC蛋白的bHLH结构域，阻碍其与DNA启动子的有效结合，使c-MYC无法激活下游靶基因的转录，降低了c-MYC靶基因的表达。同时，我们在肝癌细胞中过表达c-MYC能显著削弱CU27的治疗作用，也说明了c-MYC是CU27发挥作用的关键生物靶分子。生物信息学进一步分析提示hnRNPU很可能是CU27抑制c-MYC下游的关键作用基因。我们敲低和过表达肝癌细胞中hnRNPU的表达以及其他实验，结果显示c-Myc-hnRNPU通路对肝癌细胞干性性能有协同促进作用，包括增殖、自我更新能力和克隆形成能力等。CU27通过抑制c-MYC转录功能降低hnRNPU的表达，有效的阻断c-MYC-hnRNPU调控环路，进而抑制肝癌肿瘤干细胞的干性和功能，降低肝癌细胞自我更新能力和转移能力。首次揭示了c-MYC-hnRNPU通路在维持和促进肝癌肿瘤干细胞性能中的重要作用，为靶向肝癌肿瘤干细胞的治疗提供了新的途径和策略。