黑色素瘤干细胞调节肿瘤转移的细胞及分子机制研究

Metastasis often occurs at early stage of melanoma disease progression and contributes to the poor prognosis associated with this malignant disease. Melanoma stem cell is the driving force behind sustained tumor grwoth, and plays a critical role in metastatic melanoma progression. However, the mechanism of melanoma stem cell-regulated tumor metastasis remains unknown. Our previous studies revealed that melanoma stem cell marker ABCB5 is functionally involved in melanoma metastasis, in which integrin plays an important role in tumor cell dissemination. In this project, we will investigate the role of melanoma stem cells in tumor metastasis through lineage tracking and depletion. The function of the ABCB5 gene in melanoma metastasis will be determined by using both the Abcb5 gene knockout mouse model and human melanoma xenotransplatation model. The molecular mechanism of melanoma stem cell-regulated tumor metastasis will be further investigated, with a focus on the regulation of cell adhesion, invasion and cell-cell communication by the ABCB5 gene. The findings of these studies will help to reveal the mechanism of metastatic melanoma pathogenesis, and provide scientific evidences for the development of novel approaches for melanoma diagnosis and treatment.

早期转移是黑色素瘤预后差的主要原因。黑色素瘤干细胞推动肿瘤的持续生长，是影响黑色素瘤转移的关键因素，但其调节肿瘤转移的机制尚不清除。我们前期研究发现作为黑色素瘤干细胞分子标记的ABCB5基因在功能上参与黑色素瘤转移，整合素在ABCB5基因调节肿瘤细胞迁徙的过程中发挥重要作用。本课题拟在前期研究基础上，通过遗传标记揭示肿瘤干细胞谱系在转移病灶中的功能，明确靶向清除肿瘤干细胞对转移病灶的影响；利用基因敲除小鼠及人源肿瘤细胞移植模型，验证ABCB5基因在肿瘤转移中的作用；通过分析ABCB5基因对细胞粘附、侵袭、细胞间通讯等环节的影响，阐明黑色素瘤干细胞通过ABCB5基因调节肿瘤转移的干性机制。本研究发现将为揭示黑色素瘤转移机制、开发更为有效的转移病灶检测及治疗方法提供科学依据。

本课题通过分析黑色素瘤细胞系A375中ABCB5+黑色素瘤起始细胞及ABCB5-黑色素瘤细胞的侵袭及迁移能力，探究黑色素瘤起始细胞的转移潜能。研究发现ABCB5+黑色素瘤细胞具有较高的侵袭和迁移能力。在敲除ABCB5表达后，黑色素瘤细胞的转移潜能显著降低，且在裸鼠中所形成的肺部转移病灶的数目及体积均显著减少，提示ABCB5是黑色素瘤转移过程中的一个重要促进基因。另外在黑色素瘤临床样本及细胞系中，ABCB5和p65的表达均具有显著的正相关性。在黑色素瘤起始细胞中，p65蛋白表达水平和磷酸化水平均显著高于已分化的黑色素瘤细胞，提示在黑色素瘤起始细胞中NF-κB通路处于激活状态。并发现NF-κB通路靶基因MMP9在黑色素瘤起始细胞中高表达，MMP9的高表达赋予黑色素瘤起始细胞较强的侵袭能力。在机制研究中发现，敲除ABCB5可以降低p65的泛素化水平从而提高p65的蛋白稳定性。在稳定敲除ABCB5的黑色素瘤细胞中，p65的蛋白水平和磷酸化水平的显著下调，深入研究发现ABCB5能够激活NF-κB通路进而促进黑色素瘤转移。本研究首次发现ABCB5能够促进黑色素瘤的转移，并且高表达ABCB5的黑色素瘤起始细胞具有更强的转移潜能；ABCB5通过提高黑色素瘤细胞中p65的蛋白稳定性，激活NF-κB通路进而促进黑色素瘤细胞中MMP9的分泌最后促进黑色素瘤转移。ABCB5可以作为转移性黑色素瘤临床诊断的潜在分子标志物和治疗中的潜在靶标。