前列腺癌PIA－PIN－PCa恶性转化的免疫调控网络及其分子机制研究

Inflammatory microenviroment is a critical factor in the development and prograss of the prostate cancer (PCa), however, the regulatory pathways are yet fully understood. This study aims to explore the immunoregulatory pathways during the development from proliferative inflammatory atrophy (PIA) to prostate intraepithelial neoplasia (PIN) and PCa. We will apply a newly developed technology, called LCM, to selectively isolate RNAs from the same clinical sample so that we are able to campare the differences of regulatory pathways among PIA, PIN and PCa concourrently using high throughput sequencing and bioinformatives. We will further investigate differential expression of the immune cells, such as tumor associated macrophages (ATM) and subpubulations (eg., M1 vs M2), in order to define the key molecules in the immunoregulatory networks in the PIA, PIN and PCa tissues. Finally, we will confirm the regulatory pathways and the key molecules involved in the PIA-PIN-PCa using in vitro co-culture system, as well as siRNA-based therapy in a murine prostate cancer model.

炎性微环境中的免疫细胞及其因子在前列腺癌的发生发展中具有重要作用，但其对PIA-PIN-PCa恶性转化的作用机制和调控网络尚未明了。本研究采用激光捕获显微切割技术在同一肿瘤样本中分别提取和建立PIA、PIN、PCa细胞的RNA文库，采用高通量转录组测序并应用生物信息学等方法进行比对分析，建立差异表达谱。还将进一步分析炎性细胞与肿瘤细胞之间免疫调控相关因子的异同，建立共调控网络；同时对转录组和蛋白差异谱进行对比及聚类分析，以精确分析炎症微环境中免疫调控因子的作用。本研究将以炎症－免疫－肿瘤为主线，以炎性微环境中巨噬细胞作为主要研究对象，以PIA-PIN-PCa疾病过程作为模板，以基因组学及非编码转录基因组学为技术手段，用高通量生物信息学方法揭示“PIA-PIN-PCa”恶性转化的动态免疫调控网络。还将应用免疫与生物学方法进行人工干预调控网络，以验证免疫调控网络在临床诊断及治疗上的意义。

慢性炎症可能与前列腺癌的发生、发展和转移密切相关。然而炎症至前列腺癌的恶性转变过程是如何发生和调控的，哪些分子在调控过程中起着关键节点作用，却不清楚。本项目在课题组前期对前列腺癌分子遗传学研究成果的基础上，以炎症-前列腺癌的关系为研究方向，以肿瘤相关巨噬细胞（tumor-associated macrophage，TAM）为切入点，以表观遗传学为突破口，从免疫学角度来研究前列腺增生性炎性萎缩（proliferative inflammatory atrophy，PIA）至前列腺癌（prostatic carcinoma，PCa）的恶性转变过程是如何发生和调控的。课题按计划完成癌旁组织、PIA、PCa三者之间long non-coding RNA(lncRNA)和mRNA测序，巨噬细胞极化在前列腺癌进展中的作用机制研究，并完成了TAM中microRNA（miRNA）调控网络的初步探索。首先，我们在镜下确认了PIA的形态，证实PIA与PCa相关，进而改良了显微切割技术，成功获取了PIA和PCa，通过高通量测序分析了3组样本癌旁组织、PIA及PCa中人类lncRNA及mRNA表达水平，最终确定了与PIA-PCa转化相关的9个mRNA和13个lncRNA分子；其次，通过诱导人单核细胞分化成M0、M1、M2和TAM，我们发现let-7b在TAM中表达显著上调，let-7b的表达抑制导致TAM促血管生成能力和前列腺癌细胞迁移能力显著下降，这可能是通过调控炎症因子IL-12、IL10、IL-23和TNF-α表达来实现的。我们的研究首次发现miRNA let-7b调控巨噬细胞极化并促进血管生成和前列腺癌细胞迁移；再次，通过miRNA测序我们进一步探索了巨噬细胞极化过程中miRNA调控网络，并从中筛选出hsa-miR-23a-3p、hsa-miR-192-5p、hsa-miR-147a、hsa-miR-182-5p等13个与TAM相关的miRNA分子。这些研究结果为前列腺癌的早期诊治以及有效地控制前列腺癌的复发与转移提供实验室证据，也为前列腺癌的治疗提供了新思路、新方法、与新靶标。