肿瘤低氧微环境下ACE2-Ang(1-7)-Mas轴功能缺失在胰腺癌发病中的作用及机制研究

The ACE2-Ang(1-7)-Mas axis is a novel component of the renin-angiotensin system （RAS）, which could counterbalance the vasoconstrictor/ proliferative arm of the RAS constituted by ACE-AngII-AT(1) receptor. Recently, we reported that ACE2 is lowly expressed in pancreas, and widely down-regulated in pancreatic cancer tissues and cells. In addition, overexpression of ACE2 protein could inhibit the proliferation and migration ability in human pancreatic ductal carcinoma cell lines. We further showed that hypoxia stimulates ACE2 expression via HIF-2α dependent pathways. These results indicated that ACE2-Ang(1-7)-Mas axis may play a role in the pathogenesis of pancreatic cancer under hypoxic tumor microenvironment. According to these important findings, we will construct a recombinant retroviral vector encoding the ACE2 gene and establish a stably transfected human pancreatic ductal cancer cell line overexpressing the ACE2 protein. We will investigate the role of ACE2-Ang(1-7)-Mas axis in the development of pancreatic cancer, and clarify the mechanism which mediates the regulation of ACE2 by HIF-2α and the role of ACE2-Ang(1-7)-Mas axis in the pathogenesis of pancreatic cancer ex vivo and in vivo. The original work would not only broaden the functions of ACE2-Ang(1-7)-Mas axis and HIF-2α ,but also deepen our understanding of pancreatic cancerous microenvironment and local RAS. Our project has important significance for prompting the study of pathogenesis and therapy in panctreatic cancer.

ACE2-Ang (1-7)-Mas轴是肾素-血管紧张素系统家族的新成员，通过舒张血管、抗增殖发挥与ACE-AngII-AT1R轴相拮抗的功能。最近，本课题组首先报道ACE2在胰腺癌组织中表达下调甚至缺失，其过表达能显著抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移；进一步研究发现低氧可影响ACE2的表达水平，且ACE2是低氧诱导因子-2α的直接底物。本课题将以这些重要的研究结果为基础，通过逆转录病毒系统建立稳定高表达ACE2的胰腺癌细胞株，并利用小鼠胰腺癌原位移植模型和ACE2基因敲除小鼠模型，从细胞和整体水平系统研究低氧微环境下ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在胰腺癌发生、发展中的作用，并探讨HIF-2α调控ACE2表达以及ACE2-Ang(1-7)-Mas轴参与胰腺癌发病的分子机制。这些原创性工作不仅可以加深并拓展对胰腺癌低氧微环境及胰腺局部RAS的认识，而且可望为胰腺癌发病机制研究提供新的思路。

肿瘤微环境的改变，尤其是低氧微环境在胰腺癌发病过程中发挥了至关重要的作用。相应地，缺氧产生的癌细胞基因特异性失调及其生物学行为改变一直是国内外研究的热点之一。血管紧张素转化酶II（ACE2）（angiotensin-converting enzyme 2，ACE2）是近年来新发现的ACE的同工酶，通过生成血管紧张素1-7 [angiotensin1-7, Ang (1-7)]并与之特异性受体Mas结合，发挥与经典的肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensin system，RAS）的作用轴ACE-Ang II-AT1R相拮抗的功能。本课题组在前期研究中发现，ACE2在胰腺癌组织中表达下调甚至缺失，其过表达能显著抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移；进一步研究发现低氧可影响ACE2的表达水平，且ACE2是低氧诱导因子-2α （hypoxia inducible factor-2α, HIF-2α）的直接底物。本项目以这些重要前期研究结果为基础，围绕“低氧-[ACE2-Ang(1-7)-Mas轴]-胰腺癌”这一主线，从细胞和整体水平深入研究低氧微环境下局部ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在胰腺癌发生发展中的作用，并探讨HIF-2α调控ACE2表达以及ACE2-Ang(1-7)-Mas轴参与胰腺癌发病的分子机制。按照研究计划，首先构建稳定过表达ACE2基因的胰腺导管癌细胞和血管内皮细胞株，在体外低氧条件下观察其表达产物对细胞增殖、凋亡、迁移及血管生成等生命活动的影响；观察低氧条件下Ang II和Ang(1-7)干预癌细胞后，ACE2和MAS受体水平及细胞生物学行为改变；利用信号通路干预的方法，观察ACE2-Ang (1-7)和Mas受体对癌细胞体外功能的影响。接下来，开展ACE2-Ang (1-7)-Mas轴对胰腺癌细胞的体内生物学效应的研究。机制部分，课题组完成了Affymetrix基因表达谱芯片的检测及数据分析，筛选出与ACE2或Mas相互作用的蛋白，并展开相关下游基因的表达验证及功能实验。本课题从体内及体外、细胞到整体水平证实了ACE2-Ang(1-7)-Mas轴在低氧微环境下参与胰腺癌发病的潜在作用，加深了对胰腺癌肿瘤微环境的认识，为胰腺癌的发病机制研究及其治疗提供新的思路。课题基本按照原计划完成，并做了相应的修改，目前处于论文投稿阶段。利用本课题经费的资助