极性分子Par3调控Hippo-YAP信号通路及细胞分裂模式改变抑制前列腺肿瘤发生的机制研究

It has been reported that polarity change in epithelium is correlated with the tumorigenesis in breast cancer and cutaneous carcinoma, but unclear in prostate cancer (PCa). Our previous work found that polarity molecule Par3 regulated metastasis of PCa via Hippo-YAP pathway during the progression of PCa. Our preliminary data here show that knock-down or knock-out Par3 in human prostatic epithelial cell line BHPrE or prostatic luminal and basal cells in wide type mouse respectively impair the activity of Hippo- pathway and increase the nuclear translocation of oncogene YAP. Knock-down as well as knock-out Par3 improves proliferation and colony formation of both human BHPrE and mouse luminal and basal cells and increases the proportion of symmetric cell division in vitro. Based on these results, in this project we attempt to investigate whether and how Par3 loss changes the pattern of cell division mediated by Hippo-YAP and other potential pathways and in turn leads to tumorigenesis in prostate. By elucidation of relevant mechanism, our findings may provide novel clues and targets for early diagnosis of PCa.

已有的研究表明上皮细胞极性改变与乳腺癌、皮肤癌等的上皮组织肿瘤发生密切相关，但在前列腺癌中尚未有相关的报道。我们的前期研究发现在前列腺癌进展阶段极性分子Par3通过下游Hippo-YAP信号通路调控前列腺癌的转移。在预实验中发现人的前列腺上皮细胞系BHPrE中敲降、野生型小鼠的前列腺上皮细胞中敲除Par3后均下调了Hippo-通路的活性并导致原癌基因YAP的细胞核定位增加，且敲降或敲除Par3后细胞的体外增殖和克隆形成能力显著增加，发生对称分裂的细胞数量增多。本项目在上述研究基础上运用稳定敲降Par3的人前列腺上皮细胞亚克隆系及前列腺特异敲除、前列腺管腔或基底上皮细胞特异诱导敲除Par3的小鼠模型，以极性分子Par3为切入点在体内外探讨Par3缺失如何通过调控下游Hippo-YAP及其他信号通路介导细胞分裂模式改变导致前列腺肿瘤发生的分子机制，为前列腺癌早期诊断提供新的线索和靶标。

项目背景：.上皮细胞极性改变如何调控前列腺肿瘤发生尚未有相关的报道。我们的预实验发现在前列腺上皮细胞中敲除Par3后下调Hippo-通路的活性并导致原癌基因YAP的细胞核定位增加，可促进上皮细胞的增殖及对称分裂，提示Par3和（或）下游细胞极性相关基因的失调与前列腺肿瘤发生有关。本项目运用相关体内外模型，探讨Par3及相关基因的失调如何通过调控下游Hippo-YAP及其他信号通路介导细胞分裂模式改变导致前列腺肿瘤发生的分子机制。.主要研究内容：.1）探索前列腺特异的Par3 敲除，能否及如何引起前列腺肿瘤的发生。.2）验证在前列腺管腔上皮细胞或基底上皮细胞中分别诱导敲除Par3，能否增加细胞的对称分裂从而引起前列腺肿瘤的发生。.3）研究相关的信号通路如何介导Par3 前列腺特异性敲除引起的肿瘤发生。.研究结果：.1）在前列腺上皮中敲除Par3后管腔上皮细胞及基底上皮细胞数量显著增加。.2）在前列腺上皮中同时敲除Par3和Lats1，可促进形成PIN表型；而敲除YAP基因则可反转相关恶性表型。.3）在前列腺基底上皮诱导敲除Par3后，促进基底上皮细胞的增殖。.4）在前列腺管腔上皮诱导敲除Par3后，促进管腔上皮细胞的增殖。.关键数据及科学意义：.1）在前列腺上皮中敲除Par3后，小鼠出生70周后约90%的小鼠出现前列腺癌前病变特征。.2）在前列腺上皮中同时敲除Par3及Lats1后，小鼠出生16周后可形成PIN表型，28周后发展成前列腺癌；而敲除YAP基因可维持正常的组织形态。.3）在前列腺基底上皮诱导敲除Par3后，细胞增殖比例从0.5%上升至2.5%；发生对称分裂的细胞显著增多。.4）在前列腺管腔上皮诱导敲除Par3后，细胞增殖比例从0.4%上升至1.4%；细胞分裂轴方向趋于随机化。.5）上述研究成果证实Par3/Hippo-YAP通路调控前列腺肿瘤发生，可用于肿瘤的早期诊断。