乏氧激活Activin/BMP4信号介导肺癌干细胞分化成有功能的肿瘤内皮细胞- - 抗血管治疗耐药的新机制？

抗血管治疗在肿瘤综合治疗中应用前景良好。理论上，靶向内皮细胞的抗血管治疗高效、广谱、不易耐药，但临床上仍常见此类药物的耐药。新近发现，由肿瘤干细胞（CSC）分化而来的肿瘤内皮细胞（CEC），因具有基因组不稳定性特点，可能是逃逸抗血管治疗的VEGF/VEGFR阻滞效应的关键亚群。本课题组在前期工作中饶有兴趣的观察到乏氧能诱导A549中CSC分化为CEC，并激活广泛参与胚胎干细胞特异性分化为内皮祖细胞的Activin/BMP4信号。本研究将从整体、细胞和分子水平探讨肺癌CSC向CEC分化的机制。观察肺癌标本中CEC与抗血管治疗疗效的关系，深入认识CEC与抗肿瘤血管耐药的关系；同时追踪研究Activin/BMP4信号是否介导CSC向CEC的分化，进而诱导抗血管治疗耐药。通过以上研究，本项目必为深入研究CEC的特征和靶向增敏开辟新途径。

肿瘤干细胞定位于血管周围，依靠血管微环境维持自我更新和干性特征。反之，肿瘤干细胞也能促进血管生成，进而维持肿瘤的发生发展。然而，不同肿瘤干细胞在血管生成中的作用及其作用机制，以及对抗血管生成治疗的反应均不同。本研究将探索肺癌干细胞在肿瘤血管生成中的作用及其作用机制，并观察其对抗VEGF药物贝伐单抗的治疗疗效。本实验中，我们采用全克隆悬浮培养法分离提取肺癌干细胞，并通过体内外实验对比肺癌干细胞与普通肿瘤细胞在肿瘤血管生成方面的差异。结果发现，与普通肿瘤细胞来源的肿瘤相比，肺癌干细胞来源的移植瘤微血管密度明显增高，并且对贝伐单抗治疗不敏感。体外实验中也观察到肺癌干细胞与内皮细胞共培养明显促进内皮细胞的增殖、迁移、侵袭和成管，并且该促进作用不能被贝伐单抗阻断。为了探索肺癌干细胞促血管生成的机制，我们采用抗体芯片检测了上清中血管生成相关因子的表达差异。结果发现，肺癌干细胞共培养上清中MCP-3和Angiogenin高表达，而VEGF却低表达。外源性给予MCP-3，可增强MCP-3低表达组中（普通肿瘤细胞和内皮共培养或内皮单独培养）内皮细胞的增殖和成管等生物特性，诱导贝伐单抗治疗不敏感；中和上清中MCP-3，则抑制了肺癌干细胞共培养组中内皮细胞的上述生物特性，部分逆转了贝伐单抗治疗耐药。此外，我们研究还发现PI3K/Akt/mTOR信号通路可能介导肺癌干细胞微环境中MCP-3的高表达。综上，肺癌干细胞具有促进肿瘤血管生成的作用，并对贝伐单抗治疗耐药。干细胞微环境中MCP-3的高表达介导了肺癌干细胞的非VEGF依赖性促血管生成作用，并诱导贝伐单抗治疗耐药。本研究不但丰富了肺癌抗血管生成治疗耐药的理论，而且为增强抗血管生成治疗疗效提供了新靶点。靶向MCP-3，不仅有望抑制肺癌的血管生成，而且还可破坏肿瘤干细胞的微环境，抑制干细胞的更新和存活。