蛋白因子网络调控播散前列腺癌细胞的激活

Tumor metastasis, one of the main characteristics in malignancy, contributes to high mortality in cancer. Prostate cancer (PCa), for example, is the most common cancer and the 2nd leading cause of cancer-related death in western countries. Greater than 80% of men that have progressive PCa develop bone metastases. Once PCa cells metastasize to bone, men have less than a 50% 2 year survival rate. There are currently no effective treatments proven to delay progression of PCa skeletal metastases. The importance of epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) as a driver of invasion and metastasis is increasingly recognized, and recent evidence has highlighted a link between EMT and disseminated tumor cells (DTCs) that are located in bone marrow and are called "sleeping cells" when they are inactive state. These DTCs, with possible characteristics of cancer stem cells, may be activated under certain conditions to undergo mesenchymal-epithelial transition (MET) resulting in cell growth in bone and thus bone destruction. Our aim, in this application, is to identify the protein networks in EMT- and MET-mediated DTCs activation in PCa cell lines and clinical specimens. We will further explore the molecular mechanisms of how are DTCs turned on and off. The impact of this application is to define new therapeutic targets for PCa skeletal metastasis. In future studies, we will extend our findings into other tumor types.

转移是恶性肿瘤的主要特征之一，是导致肿瘤患者死亡的首要因素。前列腺癌是欧美男性中最常见的恶性肿瘤，其发病率在我国也呈逐年上升趋势。前列腺癌转移好发的部位是骨骼，超过80%的患者会发生骨转移，骨转移患者两年生存率低于50%。目前尚缺乏有效的治疗方法。肿瘤细胞上皮-间质转化（EMT）启动原发肿瘤向远端组织的转移。我们和其他学者的研究工作显示，进入骨髓的肿瘤细胞通常呈休眠状态，然而，在一定条件下骨髓中的播散肿瘤细胞通过间质-上皮转化（MET），可以部分恢复其原有的上皮特点，增殖形成转移瘤并造成骨质的破坏。到目前为止，肿瘤细胞EMT和MET转化的机制以及骨髓微环境的重要作用依旧不清楚。本项目的目标是揭示播散肿瘤细胞在骨髓微环境中休眠与再激活的分子机制，探寻细胞发生EMT-MET转化的重要调控蛋白因子，为临床减少肿瘤复发和转移的新的诊断和治疗途径提供理论依据。

肿瘤转移与肿瘤微环境之间的关系是当前肿瘤研究中最热的领域。目前越来越多的证据显示转移是肿瘤发生的早期事件。骨髓在肿瘤细胞转移过程中具有特殊的重要作用，肿瘤上皮细胞经EMT转化后脱离原发肿瘤部位，进入骨髓成为播散的肿瘤细胞（Disseminated tumor cells, DTC），为进一步转移创造条件。因此，早期检测DTC，并确定其性质对肿瘤转移的监控具有重要的临床应用价值。本项目以前列腺癌细胞为模型，总体目标是揭示肿瘤细胞发生EMT转化，产生DTC的分子机制，及在骨微环境中DTC细胞休眠与再激活的分子机制，探寻细胞发生转化的调控因子，通过调节调控因子的表达，减少和抑制肿瘤的复发和转移。.首先我们采用小鼠移植瘤模型，将荧光素酶标记的肿瘤细胞注射到小鼠皮下，当肿瘤细胞开始生长时，收集小鼠的骨髓细胞，多种方法检测均发现肿瘤细胞存在于小鼠的骨髓细胞中。证实了DTC是在肿瘤发生的早期事件之一。.其次，我们通过对皮下肿瘤细胞的在培养发现，再培养的细胞发生上皮细胞间充质转化。体内体外功能学实验证明，再培养的细胞迁移能力、侵袭能力和血管形成能力明显增强， 体内再培养细胞的生长速度显著加快。为了探寻可能的分子机制，应用趋化因子抗体芯片、血管生成因子抗体芯片、DNA-蛋白芯片、以及大数据分析等技术，结果显示，体内肿瘤细胞发生EMT转化是通过肿瘤细胞和微环境中产生CCL2，IL-6，VEGFR等因子，促进进而通过激活和调节AKT/AMPK/mTOR信号通路实现的。.此外，我们采用小鼠心室注射模型和骨髓腔注射模型，获得了定向转移的肿瘤细胞株，通过多种组学分析已经发现肿瘤细胞定向转移的部分驱动因子。.本项目重要成果是首先证明肿瘤细胞体内生长时发生EMT转化，部分肿瘤细胞能够迁移到远端器官部位（骨髓腔），并且从分子水平揭示了可能的分子机制。研究成果将为前列腺癌的临床治疗提供新的重要靶点，为前列腺癌的诊断和治疗新策略提供理论依据。该成果还将延伸到其他肿瘤防治的研究中。