Lin28/let7/MAPK通路调控肺癌干细胞扩增的机制研究

Lin28 is an important reprogramming factor for human somatic cells. Lin28 and let7 form a double negative feedback regulatory pathway (i.e., the Lin28/let7 loop), which promotes tumorigenesis and tumor progression. Overexpression of Lin28 has been reported in lung cancer and is correlated with poor outcomes. In our previous studies, we applied FGF1 and IGF1 to establish the conditional 3D culture system to enrich and amplify lung cancer stem cells in vitro. What’s more, we found that the expression levels of the key genes in the Lin28/let7 loop were abnormal and the MAPK signaling pathway was activated in lung cancer stem cells. However, the regulatory mechanisms of the Lin28/let7 loop and the MAPK signaling pathway in lung cancer stem cells are not clear yet. In this study, we will focus on the interaction between the Lin28/let7 loop and the MAPK signaling pathway and propose a hypothesis that the "Lin28/let7/MAPK" cascade signaling pathway regulates the amplification of lung cancer stem cells both in vitro and in vivo via influencing cell proliferation, cell apoptosis, cell cycle, etc. This study will further supplement the regulatory network of cancer stem cells and screen the potential therapeutic targets for lung cancer treatment, as well as provide the solid experimental evidences for the further researches and clinical applications in this field.

Lin28是体细胞重要的重编程因子，通过与let7形成双重负反馈调节通路（即Lin28/let7回路）促进肿瘤的发生发展。文献报道Lin28在肺癌组织中过表达，并与不良预后相关。我们前期研究中利用FGF1和IGF1建立条件3D培养体系，在体外高效富集并扩增了肺癌干细胞，同时发现肺癌干细胞中Lin28/let7回路关键基因异常表达，并伴有MAPK通路激活。但Lin28/let7回路和MAPK通路对肺癌干细胞的调控机制尚不明确。本研究中，我们拟从细胞、组织和动物模型多角度探讨Lin28/let7回路和MAPK通路的交互作用，提出“Lin28/let7/MAPK”级联通路，从细胞增殖、凋亡、周期等多层次探讨Lin28/let7/MAPK通路在肺癌干细胞扩增中的作用机制。本研究将进一步补充和完善肿瘤干细胞调控网络，并试图筛选出针对肺癌干细胞的潜在治疗靶点，为该领域的后续研究和临床治疗奠定基础。

肺癌是最常见的恶性肿瘤，目前在全世界范围内发病率及病死率均位居前列。尽管在分子分型和靶向治疗上取得了重大的进展，但是肺癌的5年生存率并未得到有效改善，肺癌的转移和复发是与疾病相关的死亡的主要原因。据报道，肿瘤的转移和复发起源于肿瘤干细胞（CSCs），其具有更高的增殖和侵袭潜能。在前期研究中，我们建立了3D培养体系，以模拟体内生长环境，并在培养体系中添加细胞因子FGF1和IGF1进一步扩增肺癌干细胞（LCSCs）。但是，在我们的3D培养体系中LCSCs富集和扩增的分子机制仍不明确。在本研究中，我们首先验证了FGF1和IGF1能够促进LCSCs的增殖侵袭和耐药性，并抑制LCSCs的凋亡。我们在3D培养体系中富集的LCSCs和肺癌组织中分离的不同亚型的LCSCs中均检测到Lin28A/let-7c的表达失调。Lin28A/let-7c的异常表达与我们的队列样本以及TCGA数据库中患者的不良预后相关。通过构建过表达let-7c的A549细胞，我们发现let-7c抑制LCSCs的干细胞特性，而敲除Lin28A的结果表明，Lin28A对于LCSCs的富集和扩增是必需的，并且该过程依赖于MAPK信号通路。而敲低Lin28A和过表达let-7c均可在体内抑制肿瘤生长，抑制LCSCs扩增。我们明确了FGF1与IGF1通过上调Lin28A，下调let7c，激活MAPK信号通路。我们的研究揭示了“Lin28A/let-7c/MAPK”信号通路在促进LCSCs扩增和干细胞特性中的功能和机制，为筛选肺癌治疗的新靶点提供了有利的证据。