β-catenin核易位遏制甲状腺CSC定向分化为NIS功能性表达的肿瘤细胞的基础研究

Sodium-iodine symporter (NIS) localization on cell membrane is prerequisite for thyroid cancer to be sensitive to radiotherapy. Medullary and anaplastic thyroid cancers were resistant to radiation therapy due to absent of functional NIS membrane-localization. However, the biological regulation of NIS functional expression remained unelucidated. Previous study has shown that β-catenin nuclear translocation is associated with impaired NIS membrane expression. Therefore, in the present study we plan to first perform gene regulation of β-catenin nuclear translocation in sorted thyroid side population stem cells and then apply these regulated cells for subcutaneous tumorigenesis experiment in immunodeficient mice. After collection of differentiation cells from in vivo and in vitro experiments, we would perform series of comparison analyses with cells before and after β-catenin nuclear translocation regulation, including NIS protein membrane expression, iodine uptake and response to radioiodine treatment, as well as the EMT attributes, proliferation, apoptosis, tumorigenicity and metastasis behavior! Based on above experiments we aim to further elucidate the mechanism of regulation of NIS function expression, and therefore improve the thyroid cancer radiation iodine sensitivity, which may benefit cancer patients with better prognosis and survival!

钠碘转运体（NIS）于细胞膜正常表达是影响甲状腺癌对同位素药物反应的关键，但NIS膜定位的调控机制尚未明确。前期研究发现：甲状腺癌中β-catenin核易位现象与NIS膜表达受阻有密切关联。因此本项目计划对甲状腺肿瘤干细胞（CSC）的β-catenin核易位状态进行"诱导"和"破坏"双向基因干预，进一步将细胞分别置于体外促分化培养体系和免疫缺陷小鼠皮下环境中，继而收集体内外环境中形成的分化细胞，最后对比观察：分化后的肿瘤细胞在NIS表达部位、细胞摄碘能力以及同位素药物反应等环节的差异和变化规律。藉此揭示干细胞的β-catenin核易位状态对甲状腺癌的NIS膜表达状态所具有的"负向"分子调控作用，为临床改善难治性甲状腺癌的同位素治疗效果提供新的思路和有益的资料，为拓展同位素药物应用于其他实体肿瘤提供理论尝试的基础！

钠碘转运体（NIS）于细胞膜正常表达是影响甲状腺癌对同位素药物反应的关键，而甲状腺癌的放疗耐受将直接影响患者临床预后。但目前为止，NIS膜定位的调控机制尚未明确。前期研究发现：甲状腺癌中β-catenin核易位现象与NIS膜表达受阻有密切关联。随后我们探讨干细胞水平β-catenin核易位能否影响甲状腺癌促分化后的细胞中钠碘转运体（NIS）的功能性表达。首先应用侧群细胞法从人甲状腺癌细胞株FTC133中分选干细胞；然后以β-连环素（β-catenin）cDNA转染干细胞，建立β-catenin 核易位模型。之后应用Western印迹法、Transwell和MTT检测β-catenin 核易位前后，分化细胞EMT属性蛋白、体外侵袭和增殖能力的变化。进一步应用免疫荧光染色观察分化细胞中NIS表达部位与β-catenin 核易位的关系，以摄碘试验进一步评价细胞摄碘能力的变化。最后制作SCID小鼠皮下瘤模型，对比观察肿瘤生长曲线、肿瘤质量以及对放射碘剂的治疗反应等变化，及这些变化与接种细胞β-catenin 核易位状态之间的关系；应用免疫组织化学染色验证参与肿瘤生长及抑制现象的可能功能蛋白。结果我们发现β-catenin转染组干细胞的分化细胞中出现了典型的EMT现象，其中上皮属性蛋白表达缺失，间质属性蛋白反常表达。与未转染组和空质粒转染组相比，体外增殖能力和侵袭能力均显著增强。进一步的免疫荧光染色证实：与未转染组和空质粒转染组干细胞的分化细胞相比，β-catenin转染干细胞后，其分化细胞完成了核易位过程，并伴随有明显的NIS蛋白由膜表达向浆表达的转变；细胞体外摄碘率下降。而动物试验进一步证实：β-catenin转染组干细胞的分化细胞，体现了强大的肿瘤生长促进能力，I131药物则对未发生β-catenin核易位的肿瘤展现了更加优秀的生长速度和肿瘤质量的遏制效应。因此我们得出结论：β-catenin核易位可能在干细胞水平参与调控人甲状腺癌的NIS功能性表达，进而影响其对同位素治疗的敏感性。该发现将为临床改善难治性甲状腺癌的同位素治疗效果提供新的思路和有益的资料，为拓展同位素药物应用于其他实体肿瘤提供理论尝试的基础！