BMP/Smad通路调控间质上皮转化在非小细胞肺癌骨转移中的作用与机制

Bone metastasis of non-small-cell lung cancer (NSCLC) possess a high incidence, and often result in serious impair to patient health. Until now, the mechanism about formation of the bone metastasis of NSCLC remains unclear, and there is no specific molecular target for therapy. Recent studies demonstrate that the mesenchymal-epithelial transition(MET) is the main cause for the cancer cell to get the ability of implantation and survival in the pre-metastatic site, and BMP/Smad signaling pathway plays a critical role in modulating MET. In previous study, we found that the Smad1/5/8 was activated in the metastasis for 75% patients, and MET occurred. We got a sub-cell-line with high metastatic ability to bone, after 10-turn screens from nude mice bone metastasis model by intracardiac injection with cancer cell. Compared with the parent-cell-line, this sub-cell-line elevated bone metastatic rate from 10% to 90%, and the BMP/Smad signaling pathway was activated in it. The present project, based on the previous findings, intends to a further study on the effect and mechanism of BMP/Smad signaling pathway in the process of NSCLC metastasizing to bone, through activating or inhibiting BMP/Smad signaling pathway in the levels of molecular, cellular in vitro and animal model in vivo, aiming to illustrate the modulating effect and mechanism of BMP/Smad signaling pathway regulating MET on bone metastasis of NSCLC, and then uncover the molecular mechanism of the high invasiveness of NSCLC to bone, so as to provide a novel potential method in the target therapy for bone metastasis of NSCLC.

非小细胞肺癌(NSCLC)骨转移具有较高发病率，严重危害患者健康，目前研究对其机制还不明确，尚缺乏特异的分子治疗靶点。新近研究显示，间质上皮转化(MET)是癌细胞在转移灶得以着床生长的主要原因，BMP/Smad信号通路在调控MET发生过程中起关键作用。课题组前期研究发现75% NSCLC病人转移灶中Smad1/5/8高度活化，并发生MET；在裸鼠左心室注射骨转移模型中进行10轮筛选，获得骨特异性高转细胞株使骨转移率由10%提升至90%，高转株细胞BMP/Smad信号通路高度活化。这些发现提示NSCLC骨转移中BMP/Smad发挥重要作用。本项目拟在前期工作基础上，通过激活、特异性抑制BMP/Smad通路，在分子、体外细胞、动物模型水平进一步研究，以阐明BMP/Smad调控MET在NSCLC骨转移中的作用机制，揭示NSCLC亲骨性转移的分子机理，为临床靶向治疗NSCLC骨转移提供新的思路。

我国的肺癌发病率和死亡率分别占全球的 35.78% 和 37.56%，已成为世界上肺癌发病最多的国家。其中，非小细胞肺癌(NSCLC)骨转移具有较高发病率，并将严重危害患者健康。新近研究显示,间质上皮转化(MET)是癌细胞在转移灶得以着床生长的主要原因,BMP/Smad信号通路在调控MET发生过程中起关键作用。我们的前期实验已经证实75% NSCLC病人转移灶中Smad1/5/8高度活化,并发生MET;在裸鼠左心室注射骨转移模型中进行10轮筛选,获得骨特异性高转细胞株A549EMT细胞，使骨转移率由10%提升至90%,高转株细胞BMP/Smad信号通路高度活化。在本次研究中，我们证实了BMP4/7可显著促进A549MET上皮标志的表达并增强细胞的粘附力。同时，BMP4/7可进一步促进A549MET细胞间质表型的表达和相应功能改变并增强细胞的迁移和侵袭能力。结果说明BMP4/7诱导的EMT细胞上皮化可能在肺癌骨转移形成过程中发挥重要作用。随后，我们发现抑制BMP的受体BMPR1B后可抑制BMP4/7对A549EMT细胞上皮和间质表达及迁移和侵袭的调控作用。进一步地，我们验证了BMPR1B高表达的肺癌患者预后明显较差，说明BMPR1B可能在BMP4/7对A549EMT细胞的调控过程中发挥重要作用。在BMP的重要下游通路中，我们发现Smad4可能通过调控CTNNB1和EPCAM等多个与上皮和间质表型转化相关的基因，从而在BMP介导的上皮和间质表型转化中发挥作用。相对的，抑制BMPR1B可显著抑制A549EMT细胞在体内的成瘤能力及MET过程。这些结果说明BMP/Smad通路调控间质上皮转化在调控非小细胞肺癌的骨转移中可能起着重要的作用，并可能作为非小细胞肺癌骨转移新的临床治疗靶点。