Lysyl Oxidase在肿瘤转移中的作用机制研究

组织微环境在细胞命运决定、组织发育及包括肿瘤在内的病理过程中发挥了重要作用。细胞外基质是微环境的重要组成部分，对其动态变化及其在肿瘤发生、发展及转移过程中作用机制的研究有着重要的科学意义及潜在的应用前景。赖氨酰氧化酶（Lysyl Oxidase, LOX）参与调节了细胞外基质的刚性，并作为细胞外基质重塑的重要蛋白参与了多种生理、病理过程。我们初步的研究表明LOX在肺癌中高表达，并与肺癌的转移密切相关。上皮细胞向间质的转化即EMT是肿瘤转移的一个重要机制。我们发现LOX在TGF-b诱导的细胞EMT过程中被大大上调。我们拟利用肺癌小鼠模型、肿瘤转移模型及细胞EMT模型，结合三维细胞培养系统，深入探讨LOX家族促进肿瘤发生、发展，特别是促进肿瘤转移的分子机制，包括：1）LOX如何通过调节微环境物理性质来影响肿瘤转移；2）LOX家族成员对肿瘤细胞EMT过程的调控。

胞外基质蛋白的异常沉积在细胞异常增殖、血管生成等过程及肿瘤、组织纤维化等多种疾病的病理发展中都发挥重要作用。对胞外基质蛋白动态变化的机制研究有着重要的科学意义及潜在的应用前景。.LOX是调控胶原蛋白向胞外基质沉积的关键酶，其表达以及酶活性与恶性肿瘤等疾病的发生密切相关，但LOX是否受到癌基因/抑癌基因的调控，及LOX促进肿瘤发展和转移的分子机制还不清楚。我们的工作发现，抑癌基因LKB1通过mTOR-HIF1信号通路在转录水平上负调控LOX的表达，其缺失导致LOX表达水平的升高。抑制LOX显著减缓小鼠肺癌的发展。肿瘤中LOX的高表达导致胶原蛋白的过量沉积，肿瘤细胞极性的丧失及更强的增殖和侵袭的能力。肿瘤细胞通过1整合素接受微环境胞外基质信号的改变，并进而调节细胞行为。对临床样本的分析表明LOX高表达与病人预后负相关，而肺腺癌病人血清LOX的活力与临床分期及转移状态相关，提示LOX可能可以作为肺癌早期诊断的分子标志物。.我们的研究同时发现，在博来霉素诱导的肺纤维化过程中LOX的表达显著上调。LOX的表达受到细胞因子TGF-的调控。LOX特异性抑制剂可以显著抑制肺纤维化。肺纤维化分为炎症反应与纤维化两个阶段，LOX被普遍认为在纤维化阶段发挥作用，但缺乏明确的实验证据支持。通过在炎症反应与纤维化两个阶段特异性地抑制LOX的活力，我们发现只有在炎症反应阶段，LOX特异性抑制剂才能显著抑制肺纤维化，而在纤维化阶段抑制LOX活力对肺纤维化进程没有明显影响。抑制LOX活力显著减弱炎症细胞向肺部的浸润。对LOX在肺纤维化过程中功能机制的研究为我们进一步研究LOX促进肿瘤发展转移提供了新的研究思路，即LOX可能通过影响炎症细胞的浸润促进肿瘤发展转移。.IV型胶原蛋白是基底膜的重要组分，在肿瘤的生长和转移过程中起到重要作用。IV型胶原蛋白包括主要类型及次要类型，以往的研究集中于主要类型的IV型胶原蛋白。通过建立次要类型Col4a5的基因敲除小鼠模型，结合自发肺癌小鼠模型，我们发现IV型胶原蛋白α5链通过肿瘤细胞自主性和非自主性的机制促进肺癌发展。一方面，上皮/肿瘤细胞中的α5链促进肿瘤细胞的增殖和迁移；另一方面，血管内皮细胞中的α5链促进血管形成。我们的工作同时证明主要类型IV型胶原蛋白不能功能性地代偿次要类型IV型胶原蛋白。