PI3K/AKT介导的糖酵解在SOX2调控宫颈癌肿瘤干细胞样细胞特性中的作用和机制研究

Cervical cancer is one of the common gynecological malignancies, and lymph node metastasis is a high risk factor for its poor prognosis.The applicant found that SOX2 was highly expressed in cervical cancer tissues, and was positively correlated with pathological stage and lymph node metastasis, with unknown mechanisms. Cervical cancer stem cell-like cells (CSCs) may be the primary source response for the metastasis of cervical cancer. Preliminary data showed that SOX2 promoted the proliferation and survival of cervical cancer cell line, SiHa, via enhancing PI3K/AKT signaling mediated glycolysis. Given that PI3K/AKT signaling and glycolysis both play critical roles in regulating the characteristics of CSCs, we hypothesize that SOX2 could induce the formation of CSCs by directly activating P110α transcription and continuously activating PI3K/AKT signaling-mediated glycolysis, following by the lymph node metastasis of cervical cancer cells. To this end, the project intends to intervene in the expression of SOX2 in different cervical cancer cell lines, combined with glycolysis and AKT inhibitors, ChIP, promoter activity analysis, etc., to clarify the roles and mechanisms of SOX2 on the formation and maintaining of CSCs in cervical cancer. The fulfillment of this project will help deepen the understanding of the molecular mechanism of cervical cancer staging and metastasis, and will also provide an experimental basis for exploring new targets for the treatment of cervical cancer.

宫颈癌是常见妇科恶性肿瘤之一，淋巴结转移是其不良预后的高危因素。申请者发现SOX2在宫颈癌组织中高表达，与其病理分期、淋巴结转移呈正相关，但机制不清。宫颈癌肿瘤干细胞样细胞（CSCs）可能是其转移的源头，预实验发现SOX2通过增强PI3K/AKT信号调控糖酵解的作用，促进宫颈癌细胞增殖和生存。鉴于PI3K/AKT信号和糖酵解在CSCs特性调控中均具有关键作用，我们推测SOX2通过直接激活P110α转录，持续活化PI3K/AKT信号介导的糖酵解作用，进而诱导CSCs干性的形成和维持，促进宫颈癌细胞淋巴结转移。为此，本项目拟通过临床病例表达相关性研究结合在不同宫颈癌细胞株干预SOX2表达，联合糖酵解和AKT抑制剂、ChIP、启动子活性分析等，阐明SOX2影响宫颈癌CSCs形成、比例、致瘤能力、转移能力的分子机制。旨在深化对宫颈癌分期和转移分子机制的认识，并为探索宫颈癌治疗的新靶点提供实验基础。

项目背景与科学意义：宫颈癌是常见妇科恶性肿瘤之一，具有较大的侵袭和远处转移风险，是不良预后的高危因素，严重影响患者的预后与生存质量。根据肿瘤干细胞学说的理论推测宫颈癌肿瘤干细胞样细胞可能是宫颈癌侵袭和转移的源头。乏氧是实体瘤的主要肿瘤微环境特点，是肿瘤恶性进展的主要驱动力。在宫颈癌中肿瘤细胞干性和乏氧及其引起的糖酵解之间的互作关系，以及在肿瘤恶性进展中的作用仍然有待进一步阐明，以期为宫颈癌的诊治提供新的靶点及理论依据。. 研究内容、重要结果及分析：（1）低氧促进宫颈癌细胞恶性表型及机制研究： 利用UALCAN数据库分析宫颈鳞癌与低氧诱导因子HIF-1α生存相关性，进一步的实验结果显示低氧通过促进宫颈癌细胞上皮-间充质转化、肿瘤细胞干性促进其迁移侵袭能力。（2）低氧通过糖酵解上调OCT4调控宫颈癌细胞恶性表型研究： 结果表明低氧通过糖酵解促进宫颈癌细胞恶性表型，过表达OCT4能够恢复糖酵解抑制剂2-DG对细胞上皮-间充质转化和糖酵解的宫颈癌细胞的恶性表型的抑制作用。（3）OCT4上调ORAI3介导钙调信号通路调控宫颈癌细胞恶性表型的作用机制研究：利用二代高通量测序分析基因组表达差异测序结果显示OCT4敲低组中表达上调的基因有58个，表达下调的基因有45个；与常氧处理比，低氧处理组中表达上调的基因有601个，表达下调的基因有171个；与低氧处理组相比，低氧联合OCT4敲低组中表达上调的基因有76个，表达下调的基因有60个。对差异基因进行GO和KEGG富集分析后发现差异基因主要集中在钙调信号通路上；RT- PCR验证差异基因结果显示ORAI3的测序趋势与PCR验证趋势一致，故而本研究选择ORAI3进行后续实验。Western Blotting检测结果显示低氧通过上调OCT4的表达促进STAT3、钙调信号通路的激活，ORAI3可能参与了低氧通过上调OCT4促进宫颈癌细胞恶性进展的过程，敲低ORAI3能够逆转过表达OCT4后对宫颈癌细胞上皮间充质转化和肿瘤细胞恶性表型的促进作用。（4）体内实验验证OCT4通过ORAI3调控宫颈癌细胞恶性表型研究：结果表明过表达OCT4可以促进宫颈癌肿瘤生长，敲低ORAI3能够逆转过表达OCT4后对宫颈癌的生长和转移促进作用。