Notch信号途径调控结直肠癌转移前微环境形成和功能的机制研究

Tumor metastasis is the main cause of the death in patients with colorectal cancer. For patients with metastatic tumors, there is still no effective method to reverse the transfer process. Numerous studies show that the formation and function of pre-metastatic niche (PMN) in targeted organs is one of necessary prerequisites for tumor metastasis. Notch signaling pathway plays an important regulatory role in the process of tumor evolution. But it is still unclear for the mechanisms of the regulation on coloractal cancer PMN by Notch signaling pathway. Our previous work has shown that the blockade of Notch signaling pathway can inhibit colorectal cancer cells release TDSF through exosomes, regulate the differentiation and function of MDSC, effectively reduce the occurrence of tumor metastasis. Therefore, we hypothesis: Notch signaling influences the metastasis of colorectal cancer cells through regulating the formation and function of PMN. In this study on the basis of above, using a variety of methods of molecular and cellular biology, futher combining with metastatic mouse model, we want to deeply analyse the regulatory effect of Notch signaling on colorectal cancer PMN, and clarify the points which influence the PMN function, and confirm downstream molecules involved during the process. These studies have important theoretical and practical significances for understanding the regulation mechanisms of metastasis in colorectal cancer and exploring new targets of treatment for tumor metastasis.

转移是结直肠癌患者的主要死亡原因，目前尚无有效方法抑制和逆转转移进程。有研究表明，结直肠癌在预转移靶器官形成转移前微环境（PMN）是影响肿瘤转移发生的重要条件。Notch信号途径在多种肿瘤的演进过程中发挥重要的调控作用，但其在结直肠癌PMN形成和功能中的调控机制尚不清楚。我们前期工作表明，阻断Notch信号途径，可以抑制结直肠癌细胞通过外泌体释放TDSF，调控MDSC的分化和功能，有效减少肿瘤转移的发生。因此，我们设想：Notch信号途径可以通过调控结直肠癌PMN形成和功能影响结直肠癌的转移过程。本课题拟在前期工作基础上，通过分子生物学和细胞生物学方法，进一步结合转移瘤小鼠模型，深入分析Notch信号途径对于结直肠癌PMN形成的调控作用，明确影响PMN功能的作用环节，阐明参与调节的下游分子。这些研究对于深入理解结直肠癌转移的调控机制，探寻肿瘤转移治疗的新靶点，具有重要的理论和实际意义。

结直肠癌肝转移是结直肠癌患者最主要的死亡原因，超过三分之一的患者最终会发生转移，未经治疗的肝转移灶患者的中位生存期仅6.9个月，无法切除患者的5年生存率接近0，常规的手术治疗、化疗、放疗难以对肿瘤的转移进程进行有效的逆转。因此，探寻结直肠癌转移的分子机制，明确参与调控转移过程的信号通路，已经成为当今结直肠癌研究的重点。近年来的研究显示，肿瘤细胞的自身突变并不足以完成从异常增殖到定植转移的全部过程，其中转移靶器官中肿瘤转移前微环境（Pre-metastatic niche，PMN）的形成至关重要，但目前结直肠癌转移前微环境形成的调控机制尚不十分明确。本课题通过构建多种阻断Notch信号途径的结直肠癌细胞系，结合多种细胞的体内转移瘤模型，充分利用分子生物学和细胞生物学方法，从体内体外全面诠释了Notch信号途径对于结直肠癌转移的调控模式，明确了参与调控分子网络。我们的研究结果显示，在结直肠癌细胞内Notch信号途径与TGF-β信号途径存在深度的交叉调控现象，首次证实Smad2和Smad3作为RBP-J的直接下游靶分子受到Notch信号途径的调控，是Notch信号途径调控结直肠癌细胞EMT进程关键性分子。但是回补实验表明，纠正结直肠癌细胞的EMT功能缺陷并不能完全挽救其由于阻断Notch信号途径所导致的体内转移能力下降的现象。我们的深入研究首次证实Mir-188-5p是Notch信号途径的下游靶分子，通过外泌体可以被运输到转移前靶器官中，抑制下游分子TIMP2和TIMP3的表达，助力PMN的形成，促进肿瘤转移的发生。本研究通过大量详实研究结果证实Notch信号途径对于结直肠癌细胞的转移调控是多维度的，多因素的，同时明确了调控的模式，阐明了结直肠癌细胞转移不同环节中的关键性调节分子，这些成果无疑将极大地丰富了我对于Notch信号途径调控网络的认知，加深我们对于结直肠癌转移机制的理解，并必将为临床探寻抑制或逆转结直肠癌转移的新方法、新途径提供前瞻性的理论支持。