新型γ-secretase激活蛋白stomatin调控骨巨细胞瘤增殖及骨破坏的机制研究

Giant cell tumor (GCT) is one of the most common primary bone tumors. Due to its high recurrence rate and erosion of bone, it often causes pathologic fracture, paralysis, and even death, seriously affecting life quality and prognosis of patients. Based on the study of specimens of more than 200 patients with GCT, our team found membrane-associated protein stomatin was highly expressed in GCT, and meanwhile affected proliferation, invasion, and angiogenesis of GCT. We have constructed stomatin over-expression transgenic mice C57-sto and found that stomatin over-expression could lead to bone defect and pathological changes of GCT. Utilizing the means such as mass spectrometry, we found that stomatin could combine with Notch shear factor γ-secretase and activate Notch pathway, which might be the key molecular mechanisms of proliferation and bone destruction in GCT. Our team plans to explore the regulatory mechanism of stomatin on γ-secretase and Notch pathway in GCT in level of molecules, cells and animal, and furthermore provides new theory basis and drug targets for the treatment of GCT.

骨巨细胞瘤（GCT）是最常见的原发性骨肿瘤之一，由于较高的复发率及肿瘤对骨骼的侵蚀作用，GCT常导致患者病理性骨折、瘫痪甚至死亡，严重影响了患者的生存质量及预后。项目组以200余例GCT标本为基础，发现膜相关蛋白stomatin在GCT中表达量显著增高，同时stomatin影响了GCT增殖、侵袭及诱导血管生成的能力。通过构建骨骼系统特异性高表达stomatin的C57-sto品系鼠，发现stomatin高表达导致小鼠长骨干骺端出现类GCT样的骨缺损及病理改变。利用质谱等手段发现stomatin与Notch剪切因子γ-分泌酶结合，通过活化γ-分泌酶介导了Notch通路持续激活，这可能是导致GCT增殖及骨破坏的关键分子机制之一。项目组拟从分子、细胞及动物水平明确stomatin对γ-分泌酶活性及Notch通路的调控作用机制，为GCT的治疗提供新的基础理论依据及药物靶点。

背景：骨巨细胞瘤（GCT）是最常见的原发性骨肿瘤之一，由于肿瘤对骨骼的侵蚀作用，GCT常导致病理性骨折、瘫痪甚至死亡，严重影响患者的生存质量及预后，目前GCT发生与骨侵蚀的分子机制尚不清楚，这已成为GCT基础研究与临床治疗的瓶颈。.研究内容与结果：项目组通过20例原代培养的骨巨细胞瘤基质细胞（GCTSC）和同一患者的骨髓间充质干细胞（BMSC）进行基因表达谱芯片分析发现stomatin在GCTSC中表达显著升高19.8倍。项目组进一步利用207例骨巨细胞瘤生物样本进行验证发现stomatin蛋白在骨巨细胞瘤基质细胞中高表达。. 项目组通过siRNA抑制GCTSC中stomatin中的表达后GCTSC的增殖能力明显降低，同时血管生成明显减少。项目组构建了过表达及敲减stomatin的原代骨巨细胞瘤基质细胞亚系（oe-ctrl、oe-stomatin、si-ctrl、siRNA-stomatin），我们发现stomatin敲减可以显著降低BMM像成熟破骨细胞的分化以及破骨细胞标志性结构actin-ring的形成。. 项目组基于Biocarta 数据库的 GO 及pathway 分析发现过表达stomatin 导致了Notch信号通路的显著激活，课题组构建了不同长度的stomatin 与γ-secretase 截短突变表达载体，并利用免疫共沉淀技术明确了stomatin 与γ-secretase 的蛋白结合位点。项目组进一步利用WB 及免疫荧光检测、SWATH 定量质谱检测确定stomatin 对γ-secretase 底物特异性的影响。.项目组成功构建了基于骨钙素为转基因座的骨骼系统特异性高表达stomatin的C57-sto品系鼠。我们发现C57-sto与野生型小鼠相比四肢长骨干骺端出现明显的骨缺损，表现为囊性、膨胀性骨质破坏证实stomatin过表达可促进骨巨细胞瘤样骨病损形成。.结论：我们认为stomatin 作为一种促癌基因在骨巨细胞瘤发生及溶骨性破坏中起到关键作用，其通过激活NOTCH通路实现骨巨细胞瘤发生、成瘤、骨破坏的影响。该研究阐述了骨巨细胞瘤发生及生物学行为的部分机制，为骨巨细胞瘤的治疗提供新的理论依据及药物靶点，对于改善骨巨细胞瘤患者的治疗以及预后具有积极的意义。