ATOH8介导层流切应力调控胃癌血行转移的机制研究

Tumor microenvironment plays an important role in the tumor metastasis. Mechanical properties which serve as an important part of tumor microenvironment has been attracting attention for its role in tumor metastasis. Laminar shear stress （LSS）was the main mechanical form affecting circulating tumor cells（CTCs), but its effect on CTCs forming metastasis has been unclear. ATOH8 was a newly identified laminar-shear-stress-responsive transcription factor. Researches on the role of ATOH8 in tumor have just started. Our preliminary experiment showed that both LSS stimulation or ATOH8 overexpression could inhibit proliferation and stemness, promote apoptosis and induce cycle arrest of gastric cancer (GC) cell; LSS could upregulate ATOH8. Bioinformatic analysis suggested that FOXO3(and /or NF-kB) might participate in the process of LSS inducing ATOH8 upregulation; ATOH8 might also serve as a direct transcriptional factor of BMP family. Thus we proposed that LSS could inhibit metastasis of GC; ATOH8 was the bridge molecular linking LSS to GC metastasis. This project aims to clarify the molecular mechanism under LSS inhibiting gastric cancer metastasis via upregulating ATOH8, by simulating the mechanical properties of tumor microenvironment in vivo, as well as by using cell function experiments, molecular biological experiments and animal models. Finally, this project would provide a brand new molecular basis for the signal regulation of GC metastasis in terms of mechanal microenvironment.

肿瘤微环境是影响胃癌转移的重要因素，而力学因素作为微环境的重要组成部分，在肿瘤转移中的作用渐受重视。层流切应力（LSS）是影响循环肿瘤细胞（CTCs）的主要力学形式，与CTCs形成转移灶的关系有待阐明。ATOH8的表达在正常细胞中受LSS调控，但是尚未见在肿瘤细胞中的报道。我们的前期研究发现：LSS刺激或过表达ATOH8抑制胃癌细胞的增殖和干性，促进胃癌细胞凋亡，介导周期停滞；LSS也可上调胃癌细胞ATOH8表达。生物信息学分析表明FOXO3（和/或NF-kB）可能是LSS上调ATOH8的信号通路。因此，本项目旨在探讨力学因素抑制胃癌血行转移的机制，通过体外模拟LSS环境，观察不同梯度LSS对胃癌细胞增殖、凋亡、周期和干性的影响，阐明LSS通过上调ATOH8抑制胃癌血行转移的信号通路，并在动物模型上予以验证，以期从力学微环境角度为胃癌血行转移提供新的分子生物学依据和潜在的治疗靶点。

背景：转移和复发是结直肠癌(CRC)死亡的主要原因，循环肿瘤细胞(CTCs)在其中起着重要作用。在失巢凋亡、免疫攻击和层流切应力（LSS）的作用下，转移起始的CTCs能够维持血管内生存，奠定了肿瘤转移的基础；然而，目前对切应力调控的机制仍然知之甚少。ATOH8作为切应力反应性分子，参与多种生物学过程中的机械调节，同时与肿瘤的发生发展具有密切关系。本项目研究以切应力反应性分子ATOH8为桥梁，探索LSS促进CRC细胞在循环中存活并最终导致血行转移的机制。.研究内容及结果：（1）体外模拟LSS刺激以及临床队列发现ATOH8是切应力反应性分子，进一步在临床及动物实验中发现高表达ATOH8与肿瘤不良预后及远处转移等相关；（2）通过小鼠肺转移及体外模型实验表明ATOH8可促进CTCs在血管中的存活及远处转移；（3）生物信息学分析、糖酵解代谢功能实验及CHIP相关实验，发现ATOH8通过转录调控HK2介导糖酵解促进CTCs存活；（4）生物信息学、细胞分泌因子检测等实验阐明LSS诱导的VEGF自分泌参与ATOH8介导的CTCs存活；（5）使用信号通路抑制剂行回复实验，发现VEGF-VEGFR2通过AKT信号通路调节ATOH8的表达。综上：本项目通过由LSS诱导的VEGF释放介导的VEGFR2/AKT信号通路的激活来上调ATOH8的表达，ATOH8转录激活HK2介导的糖酵解，从而促进循环中CRC细胞的血管内存活。.科学意义：这项研究阐明了LSS触发VEGF-VEGFR2-AKT-ATOH8信号轴介导CTCs存活的新机制，为CRC的血行转移提供了潜在的靶标。