细胞外ATP通过调控SOX9信号通路而促进乳腺癌侵袭及激活成纤维细胞的机制研究

The breast cancer microenvironment contains not only tumor cells, but also abundant cancer-associated fibroblasts (CAFs) and extracellular ATP. Our team first reported that ATP is an important pro-invasion factor in the tumor microenvironment. However, a more comprehensive mechanism of ATP-induced invasiveness is not clear, and how tumor cells managed to "domesticate" fibroblasts into CAFs remains poorly understood. Our previous work has demonstrated that apart from stimulating breast cancer cell motility via SOX9 downstream effector S100A4, ATP assisted breast cancer cells in transforming fibroblasts into cancer-associated fibroblast (CAF)-like cells. Both apyrase and niclosamide treatments could inhibit lung metastasis of inoculated tumors in Balb/c mice model, and CAFs from these treated tumors exhibited weakened migration-stimulating capacity. This research aims to elucidate the molecular mechanisms through which ATP promotes breast cancer cell invasion via SOX9 and works synergistically with tumor cells to transform fibroblasts into CAFs，providing new pre-clinical ideas and therapeutic targets for breast cancer intervention, hoping to not only kill off tumor cells, but destroy the environment they thrive in (CAFs) as well.

在乳腺癌的微环境中，含有丰富的癌相关成纤维细胞（CAF）和细胞外ATP。我们研究团队在国际上首次提出肿瘤微环境中的ATP是重要的促侵袭因子。然而，细胞外ATP促肿瘤侵袭机制并不很清楚，肿瘤细胞如何“驯化”成纤维细胞为CAF的机制更是所知甚少。本课题组的预实验结果显示：细胞外ATP可以通过SOX9及其下游分子S100A4等促进乳腺癌细胞侵袭，并且激活成纤维细胞；在Balb/c裸鼠成瘤模型中，腹腔内注射ATP水解酶Apyrase及注射特异性S100A4转录抑制剂Niclosamide，可以明显抑制肿瘤的肺转移以及移植瘤间质的CAF活性。本项目旨在阐明细胞外ATP通过SOX9促进乳腺癌细胞侵袭、并协同肿瘤细胞激活成纤维细胞的分子机制，为乳腺癌的治疗提供新思路及分子靶点。以SOX9或其下游关键分子为靶点，有可能在杀伤肿瘤细胞的同时，破坏肿瘤生长的沃土（即CAF），一箭双雕，达到更好的治疗效果。

肿瘤微环境中ATP浓度可高达生理情况下的数百甚至1000倍。我们研究团队在国际上首先发现，细胞外ATP可以促进肿瘤侵袭及耐药，然而机制并不清楚。本项目通过基因表达谱芯片和RNA测序，筛选ATP处理前后差异表达的基因；通过银染、质谱、免疫共沉淀等方法探究蛋白分子之间的相互作用；通过ChIP实验，探索转录因子对靶基因的调控；通过小鼠体内成瘤实验，探索候选基因对体内成瘤及转移的影响；最后，利用网上数据库分析，探索候选基因对乳腺癌进展的影响。重要研究成果如下：①细胞外ATP通过P2Y2-IL6-JAK1-STAT3上调 SOX9，通过SOX9下游的靶基因CEACAM5/6而促进乳腺癌侵袭，通过SOX9下游的靶基因ABCB1和ABCG2而促进乳腺癌细胞产生化疗耐药。② 细胞外ATP通过P2Y2-AKT-PGK1 调控缺氧诱导因子2α（HIF-2α）通路，促进乳腺癌侵袭。③ 细胞外ATP通过P2Y2-STAT3-ALDOA或P2Y2-AKT信号轴，来调控 HIF-1α及其靶基因ADM、PDK1表达，促进乳腺癌化学耐药。④细胞外ATP通过P2Y2-YAP通路，上调CTGF表达及分泌，后者促进肿瘤细胞表面整合素 β1 和血管内皮细胞表面 VCAM-1 的表达，从而促进三阴乳腺癌细胞粘附于血管内皮细胞，促进乳腺癌转移。本项目研究为抑制乳腺癌侵袭及耐药，提供新思路及治疗靶点。.另外，本项目阐明了乳腺癌易感位点 rs11836367 的作用机制，为临床乳腺癌风险评估提供理论依据；该研究还阐明易感基因NTN4在乳腺癌发生发展中的作用及分子机制，为乳腺癌预防和治疗提供了新靶点。.本基金资助培养博士研究生5名。发表SCI论文7篇（按照2021年期刊影响因子计算，累计影响因子57.61；其中，6篇论文为第1标注），分别为：Oncogene 2020,39:5795-5810；Cell Death Dis 2022, 13: 199；Cancer Sci 2022,113:2457-2471；Cancer Sci 2019,110:2456–2470；Sci. Adv. 2022,8:eabn3509；Cancer Sci 2020,111:2212-2222；Breast Cancer Res Treat 2020,184:237-248.