Notch/Caspase-3/STAT5信号通路在小鼠DC发育及抗肿瘤功能中的作用研究

The development of dendritic cell (DC) is impeded and anti-tumor function of it is impaired in the tumor tissue. The mechanisms involved in this process need to be investigated deeply. We reported that Notch signaling knock out/activation could impede/promote the development of DC, and attenuate/enhance the anti-tumor function of DC. In our previous work, we found that Caspase-3 expression was regulated by Notch signaling, and Caspase-3 homozygous knock out could decrease the amount of DC and MHC II expression on DC in mice bone marrow compared with that of heterozygous knock out mice. We also found that Caspase-3 could regulate the expression of STAT5, and STAT5 played critical roles in the development and function of DC as reported in the literature. These strongly imply that Caspase-3 and STAT5 may play key roles in the impeded development and impaired function of DC in tumor tissue, and may participate in this process as the form of Notch/Caspase-3/STAT5 axis. Based on our previous work, we plan to analyze the role of Caspase-3 and STAT5 in the development and function of DC, investigate the regulation mechanism between Notch signaling and these two molecules, and reveal the role of Notch/Caspase-3/STAT5 axis in the development and function of DC through RBP-J and Caspase-3 knock out mice. We hope that the present study will provide new insights in the impeded development and impaired function of DC in tumor tissue.

肿瘤组织内树突状细胞（DC）发育分化受阻，抗肿瘤功能存在缺陷，但其机制仍需深入研究。本课题组报道了Notch缺失/活化可阻碍/促进DC发育分化，减弱/增强其抗肿瘤功能。前期研究发现Caspase-3敲除可致小鼠骨髓DC数量减少和MHC II表达下降，且其表达受Notch调控。同时发现Caspase-3可调控STAT5的表达，且文献提示STAT5可调控DC发育和功能。这强烈提示Caspase-3及STAT5可能在肿瘤组织内DC发育受阻和功能缺陷中发挥作用，且可能以Notch/Caspase-3/STAT5轴参与该过程。本项目拟在前期基础上，采用RBP-J和Caspase-3敲除小鼠模型，研究Caspase-3及STAT5在DC发育及功能中的作用，探索Notch对两者的调控机理，揭示该信号轴在DC发育及功能中的作用及分子机制，为深入理解肿瘤组织内DC发育受阻及抗肿瘤功能缺陷提供新的实验室证据。

树突状细胞（DC）作为专职抗原提呈细胞，在抗肿瘤免疫中发挥重要作用。我们既往研究证实Notch缺失/活化可阻碍/促进DC发育分化，减弱/增强其抗肿瘤免疫功能，但其机制尚不清楚。Caspase-3功能广泛，尤其在细胞命运决定和分化方面具有重要功能。我们前期研究发现Caspase-3敲除可致小鼠骨髓DC数量减少和MHC II表达下降，且其表达受Notch调控。同时发现Caspase-3可调控STAT5的表达，且文献提示STAT5可调控DC发育和功能。这强烈提示Caspase-3及STAT5可能在肿瘤组织内DC发育受阻和功能缺陷中发挥作用，且可能以Notch/Caspase-3/STAT5轴参与该过程。在本项目资助下，我们成功采用慢病毒构建了Caspase-3过表达的DC2.4稳转细胞系及对照，并研究发现过表达Caspase-3可轻微抑制 DC2.4细胞增殖、增加细胞凋亡，对细胞迁移无明显影响，但显著上调细胞表面分子MHC I、MHC II、CD80、CD86、CXCR4的表达，增强细胞吞噬抗原及抗肿瘤免疫功能。我们采用GM-CSF及IL-4细胞因子成功诱导小鼠骨髓细胞生成树突状细胞（BMDC），并利用Caspase-3基因纯合敲除鼠及杂合敲除鼠骨髓细胞诱导相应BMDC，进而深入研究证实Caspase-3敲除对BMDC凋亡无明显影响，可显著抑制BMDC生成和表面突触形成，下调细胞表面分子MHC I、MHC II、CD80、CD86、CXCR4的表达，减弱BMDC迁移、吞噬抗原及抗肿瘤免疫功能。同时我们也探索了STAT5改变对DC2.4细胞生物学及功能的影响，发现上调STAT5对DC2.4细胞增殖、凋亡及迁移能力无显著影响，但可明显上调其表面分子表达，增强其抑制肿瘤生长的能力。我们在DC2.4细胞及BMDC中均证实Notch信号对Caspase-3存在正向调控作用，并进一步通过生物信息学分析及荧光素酶报告基因实验探讨了Notch可能通过其关键转录因子RBPJ调节Caspase-3启动子活性进而发挥调控作用。从而揭示了Notch/ Caspase-3信号轴在DC发育及功能中的作用及分子机制，为深入理解肿瘤组织内DC发育受阻及抗肿瘤功能缺陷提供新的实验室证据。