PPAR β/δ基因在结直肠癌血管生成调控中的作用及分子机理

A recent study shows that, APC/β-catenin/TCF-4 signaling pathway is closely related to tumor-associated angiogenesis and one of its downstream genes,PPAR β/δ,is involed in regulating the angiogenic switch in the microenviorment of pancreatic cancer(PNAS 2007;104(31):12890-5). To date, the role of PPAR β/δ in the angiogenesis of colorectal cancer (CRC) remains unclear.Our preliminary studies show that, PPAR β/δ expressed in cancer cells or in vascular endothelial cells of CRC is involved in modulating the expression of VEGF, and is related the prognosis of colorectal cancer patients,inhibiting the proliferation and faciliating the differentiation of cancer cells (Oncogene,Clin Cancer Res,Dis Colon Rectum,PLoS ONE,J Gastroenterol). Therefore, here we hypothesize that PPAR β/δ may be invovled in regulating the angiogenesis of colorectal cancer,which may be related to its modulation of cell proliferation and differentiation, and may be regulated by APC signaling pathway. In the research proposal, we aim to test this hypothesis by using cell culture experiments,zebrafish model,nude mouse xenograft model,matrigel plug assay,Proteome Profiler Human Angiogenesis Antibody Array and suspension array, etc.

近期研究显示，APC/β-catenin/TCF-4信号通路与肿瘤血管生成相关，PPAR β/δ是该信号通路下游基因，在胰腺癌等微环境中参与血管生成开关(angiogenic switch)调控(PNAS 2007;104(31):12890-5)。迄今，结直肠癌微环境中PPAR β/δ对血管生成的作用不清。我们前期研究提示，PPAR β/δ在结直肠癌细胞和血管内皮细胞中均参与VEGF调控并与预后相关，可抑制癌细胞增殖、促进分化(Oncogene、Clin Cancer Res、Dis Colon Rectum、PLoS ONE、J Gastroenter)。据此，我们猜想，PPAR β/δ在结直肠癌中对血管生成的作用如何？是否与调控细胞增殖、分化有关？是否受到APC信号通路的调控？本课题拟采用细胞株实验、斑马鱼及裸鼠移植瘤模型、基质胶栓实验、血管生成蛋白芯片、液相芯片等方法论证上述猜想。

1本项目旨在阐明 PPAR β/δ 在结直肠癌细胞和间质血管内皮细胞中对血管生成的作用，并研究其作用靶点和信号通路，以深入理解 PPAR β/δ 在结直肠癌中的生物学功能，为筛选抗肿瘤血管生成的候选靶点提供实验依据。. 本项目结果显示：PPARβ/δ激活剂作用于不同分期的结肠癌细胞后，其上清液均对HUVECs细胞的血管生成具有显著促进作用，ELISA实验显示上清液中VEGF-A显著上调；体内实验一致显示，PPARβ/δ激活剂作用的结肠癌基质胶中血管生成显著高于对照组和抑制剂作用组。采用RNAseq及生物信息学分析发现，PPARβ/δ激活剂作用于结肠癌干细胞后，血管生成功能显著性改变，VEGF-A、HIF-2α、THRB、HIF-1α、TGFA、FGFR2、PDGFA等20个血管生成相关基因显著上调，根据上调基因信息，绘制出相互作用的信号通路图。根据基因差异性表达水平及信号通路图，选择对THRB、HIF-2A作进一步研究。建立THRB、HIF-2α稳定沉默的结肠癌细胞株，通过血管生成实验发现，HIF-2α沉默后PPARβ/δ激动剂对于结肠癌细胞VEGF-A的促分泌作用明显减弱，而THRB沉默后无影响，基质胶栓实验显示，HIF-2α沉默后PPARβ/δ激活剂促血管生成作用显著减弱。对150例人结肠癌组织及配对正常粘膜进行免疫组化和预后分析显示，在结直肠癌组织中， PPARβ/δ的表达与HIF-2a、THRB表达及间质血管CD31的表达呈显著正相关，与ki67表达呈负相关，PPARβ/δ、CD31、HIF-2a、THRB及ki67表达水平均与患者远期预后呈负相关。. 综上，本研究结果显示，在结直肠癌细胞和人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)中，PPARβ/δ激活后促进VEGF-A及HIF-2A、THRB、HIF-1A等多个血管生成相关基因分泌，对VEGF-A的作用部分通过上调HIF-2a表达实现，结肠癌组织肿瘤细胞中的PPARβ/δ表达水平与肿瘤间质血管生成正相关，与HIF-2A、THRB表达显著正相关，与患者远期预后负相关。因此，结肠癌中PPARβ/δ具有促进血管生成的作用，是预测患者不良预后的生物标志物，是潜在的血管生成治疗靶点。.