PI3Kβ-JNK介导FAK-vinculin调控胶质母细胞瘤黏着斑复合体组装与细胞迁移的机制

Due to the aberrant cell motility of glioblastoma multiforme (GBM), the tumor cells extensively migrate and infiltrate to neighboring normal brain parenchyma，leading to tumor recurrence. Targeting PI3K or JNK alone can inhibit GBM cell migration, but the effects are limited. Our previous studies demonstrated that combined inhibition of PI3K p110β isoform and JNK synergistically decreased phosphorylation levels of Akt and FAK, and impeded lamellipodia and membrane ruffles formation，leading to reduced GBM cell proliferation and migration in vitro and xenograft tumor growth in vivo. Therefore, we speculate that p110β and JNK may synergistically mediate the assembly and disassembly of FA complexes, as well as the morphology and motion of lamellipodia in GBM cells via FAK-vinculin signaling axis, and then exert an effect upon cell migration. This study will employ total internal reflection fluorescent microscopy, time-lapse photography and TALEN gene editing system etc. to investigate a novel regulation pattern that p110β and JNK→FAK-vinculin axis→ assembly and disassmebly of FA complexes, and morphology and motion of lamellipodia→GBM cell migration. The combination effect of p110β and JNK inhibition upon tumor growth and infiltration in a GBM animal model will be further evaluated. This study will shed light on the mechanism of p110β and JNK in the regulation of FA complexes and cell migration, and provide an effective therapeutic strategy to control GBM infiltration and recurrence.

胶质母细胞瘤（GBM）细胞迁移导致肿瘤易浸润正常组织及术后复发，单独靶向PI3K和JNK均可抑制其迁移，但是效果不理想。我们前期研究发现，联合靶向PI3K p110β亚基与JNK，可协同阻断GBM细胞板状伪足和膜褶皱的形成、降低Akt和黏着斑激酶（FAK）的活性、抑制细胞增殖和迁移，以及裸鼠皮下移植瘤的生长。由此推测，p110β与JNK可通过FAK-vinculin信号通路调控GBM细胞黏着斑复合体的组装与解聚、伪足的形态与运动，进而影响细胞的迁移能力。本课题拟通过全内反射荧光、单细胞延时摄影和TALEN等技术，研究p110β协同JNK→FAK-vinculin→黏着斑复合体的组装与解聚，伪足形态与运动→GBM细胞迁移的新型调控模式，并进一步分析它们对动物体内GBM移植瘤浸润的影响。由此将阐明p110β与JNK对黏着斑和细胞迁移的协同调控机制，为控制GBM浸润及术后复发提供新的治疗方案。

胶质母细胞瘤（GBM）细胞的快速迁移和高侵袭性，导致手术难以完全切除，肿瘤易复发。因此，寻找有效的治疗方案，调控GBM细胞的迁移和侵袭，对控制GBM的复发，提高患者的预后有重要意义。我们在前期研究中发现，靶向PI3Kβ亚基与JNK，可通过调控板状伪足和膜褶皱的形成，以及Akt和FAK的活性，协同抑制胶母瘤细胞的体外增殖和迁移，以及体内移植瘤的生长。本项目研究发现，JNK1和JNK2均参与了与PI3Kβ协同调控GBM细胞的增殖，而且JNK2发挥了更重要的作用。另外，靶向PI3Kβ和JNK对过表达野生型PTEN的GBM细胞增殖有较强的协同抑制作用，而对PTEN功能缺失的GBM细胞的抑制作用较弱。然而，我们发现，联合靶向和JNK的协同作用仍不够强，不能协同抑制GBM细胞的侵袭。因此我们找到了JNK和ERK的共同上游分子MLK3，希望联合靶向PI3Kβ和MLK3能得到更强的协同作用。本项目首先在GBM细胞系和临床组织样本中检测了MLK3的表达情况，发现MLK3在新诊断和复发的GBM样本，以及细胞系中常发生高表达。在38例新诊断GBM样本中有26例（68.42%），以及在10例复发的GBM样本中有8例（80%）检测到MLK3蛋白表达水平升高。敲低MLK3表达后，GBM细胞的迁移和侵袭能力显著降低，而其粘附能力升高。而且，利用PI3Kβ和MLK3的抑制剂AZD6482和URMC-099，本项目发现联合靶向PI3Kβ和MLK3对GBM细胞增殖、迁移和侵袭均有协同抑制作用，且该协同作用比联合靶向PI3Kβ和JNK更强，它能通过降低Akt、ERK、ROCK2和Zyxin的磷酸化水平来阻断GBM细胞的板状伪足和黏着斑的形成。动物实验也表明AZD6482和URMC-099联用对裸鼠皮下GBM移植瘤的生长也有一定的协同抑制作用。综上所述，MLK3是调控GBM细胞迁移和侵袭的重要分子，而联合靶向PI3Kβ和MLK3也可能成为控制GBM复发的新手段。