肾癌细胞直接构筑肿瘤微血管的分子机制及临床意义

Clear cell renal cell carcinoma (CCRCC) is a highly vascularized cancer resistant to conventional chemotherapy and radiotherapy. As a recent advance in the treatment of the patients with CCRCC, anti-angiogenic therapies have shown limited survival benefit. Our preliminary exploration found that some of the CD31+ cells forming blood vessels in CCRCC are actually cancer cells. Our further mechanistic study found that hepatocyte growth factor (HGF) stimulation could induce CCRCC cells to transform into renal cancer cell-originated blood-vessel cells (RCOVCs) and to form vascular structures in three-dimensional cell culture. In the present proposal, we will use three-dimensional cell culture systems, orthotopic renal tumor animal model, retrospective studies to fulfill 7 research aims. We will determine whether nutrient deprivation or hypoxia triggers the HGF/c-Met pathway for promoting the formation of RCOVCs both in vitro and in vivo. We will identify the key molecules and signaling pathway(s) in mediating RCOVC formation; determine whether RCOVC formation is a differentiation or a reversible cellular transformation process; and evaluate the susceptibility of RCOVC to angiogenesis inhibitors. We will also retrospectively analyze the relationship between the RCOVC ratio and CCRCC clinicopathological characteristics (including pathological grading, clinical staging, and patient survival). These findings will elucidate the molecular mechanisms of RCOVC formation, and aid in the development of more-specific and more-effective angiogenesis inhibitors for the CCRCC patients.

肾透明细胞癌血管极丰富且抗拒传统的放疗和化疗。血管生成抑制剂是目前仅存的有效治疗药物，但患者的生存获益有限。我们的初步研究显示肾癌中有部分CD31+ 的血管细胞来自肿瘤细胞；对其分子机制的初步探索更是发现HGF刺激可导致肾癌细胞转化成肾癌源血管细胞（RCOVC）、并构成血管样结构。通过运用三维细胞培养、原位肾癌动物模型、高通量基因芯片分析、回顾性研究，本项目将进一步探索营养缺乏及乏氧的微环境通过激活HGF/c-MET通路促进肾癌细胞形成RCOVC的分子机制；揭示调控RCOVC的关键信号通路；阐明RCOVC的形成过程是否可逆；评价RCOVC对血管生成抑制剂的抗药性；分析RCOVC的比重与病理分级、临床分期及生存预后的关系。本项目的完成将阐明肾癌细胞形成血管的分子机制及其临床意义，为将来研发出更有效的抗血管生成药物奠定理论基础。

肿瘤的恶性生物学行为有赖于其构筑的血管系统。迄今为止的抗血管生成治疗收效甚微。我们因此有必要深入探索。本项目探索了4个方面的内容：肾癌细胞构筑肿瘤血管系统的分子机制；肿瘤细胞形成血管系统在其它癌种的意义；影响肿瘤细胞恶性生物学行为的各种关键因素；探索调控肿瘤转移的分子机制。我们发现：1）肾癌细胞可以直接构筑肿瘤血管系统，调控这一行为的关键分子机制是HGF/c-MET – AKT - Serpin B2 信号通路。我们成功地在体外的三维培养中诱导出由肾癌细胞构筑的血管样结构。2）肿瘤细胞直接构筑血管系统的现象存在于多种实体瘤当中，且影响患者的总生存。3）可以在术前就探明肝癌的血管类别。4）有众多的因素和分子机制影响了肿瘤的恶性行为，如QKI-5 通过稳定RASA1 mRNA、肿瘤的坏死、己酮糖激酶的可变剪切、遗传因素、吸烟、肥胖等。5）众多因素调控癌细胞的转移。SPINK6 是 EGFR 的一个新发现的配体，可以通过自分泌和旁分泌的方式促进癌细胞转移。CIP4 通过激活鼻咽癌细胞的 EGFR 来上调侵袭性伪足的形成、促进鼻咽癌的转移。IL-8 通过通过上调 E-cadherin 的启动子区域的甲基化水平来抑制 E-cadherin 的表达，从而促进转移。NEDD8 也可以通过上调癌细胞的干细胞特性从而促进转移，而CLCA2 可以通过去活化FAK/ERK1/2信号通路来抑制转移。上述发现揭示了肿瘤细胞直接构筑其血管系统的分子机制，为将来研发抑制肿瘤血管生成的新药奠定理论基础。同时发现了多个调控肿瘤的关键分子机制，也为将来研发抗肿瘤转移 的新药奠定了理论基础。本项目还发现了多个调控肿瘤细胞恶性行为的分子机制，这些分子有可能成为预测患者预后的生物标志物以及靶向治疗的新靶点。