非经典趋化因子受体CXCR7协同“同胞”受体CXCR4调控胰腺癌趋向性转移及神经浸润的机制研究

Previous study of our team found that concentration gradient of chemokine CXCL12 can induce specificity chemotaxis and perineural invasion of CXCR4 positive pancreatic cancer cells, however formation mechanism for the concentration gradient of CXCL12 in tumor microenvironment is still unclear. A new study found that, in the process of embryo formation, cell surface receptor CXCR7 scavenging CXCL12, modulates the original uniformed concentration around the cells, generates local concentration gradient, induces directional migration, and eventually regulates the organ development. So we hypothesize that: Pancreatic cancer cells expressed highly level of CXCR7 scavenge local CXCL12 to establish a stable and effective concentration gradient, which induces the directional metastasis to distant organs and nerve infiltration of CXCR4 positive pancreatic cancer cells. In this study, various methods such as in vivo fluorescence imaging,the fusion protein of CXCR7, CXCR4, CXCL12 combined with luciferase, and other molecular imaging techniques could be applied to confirm that non-canonical chemokine receptor CXCR7 assisting its twins receptor CXCR4 modulates the specific metastasis and neural invasion of pancreatic cancer. It could clarify the mechanism of the metastasis and invasion in pancreatic cancer and help us to find the promising therapeutic target on pancreatic cancer progression.

课题组前期研究发现趋化因子CXCL12的浓度梯度能够诱导CXCR4阳性表达的胰腺癌细胞发生特异性趋化转移及神经浸润，而肿瘤微环境中CXCL12的浓度梯度的形成机制尚不清楚。最新研究发现，胚胎形成过程中，细胞表面受体CXCR7通过对CXCL12的清除作用，改变最初均一的细胞外引导信号，产生局部浓度梯度，诱导细胞定向迁移，调控组织器官发育。因此我们推断：在肿瘤转移过程中，高表达CXCR7受体的胰腺癌细胞，通过清除局部CXCL12建立稳定有效的浓度梯度，继而诱导CXCR4阳性的胰腺癌细胞向远处器官形成特异性转移及神经浸润。本研究拟从组织学、细胞学、分子生物学等水平，运用小动物活体成像、荧光素酶报告系统及分子影像学等技术，探究非经典受体CXCR7通过与其“同胞”受体CXCR4的协同作用，调控胰腺癌的趋向性转移和神经浸润的相关机制，继而阐明胰腺癌侵袭转移的发生机理并提供新的潜在治疗靶点。

背景：.CXCR7作为 CXCL12的第二受体，能够清除肿瘤微环境中的CXCL12，形成浓度梯度，阻止肿瘤细胞上CXCR4的脱敏，使其一直保持信号转导作用。另外，CXCR7可以协同CXCR4增强CXCL12介导的G蛋白信号转导作用，提高细胞的黏附、增殖及迁移能力。本研究拟从组织学、细胞学、分子生物学等水平，探究胰腺癌细胞侵袭转移可能的分子机制，为胰腺癌转移的治疗研究提供新依据。.研究内容.1）收集胰腺癌患者手术标本及胰腺癌患者相关资料，研究胰腺癌手术切除标本中趋化因子受体CXCR4及CXCR7的表达与分布，.2）利用CXCR4shRNA及CXCR7shRNA分别构建稳定低表达CXCR4和CXCR7的胰腺癌细胞株。通过细胞侵袭和细胞迁移实验，观察CXCR4、CXCR7对 胰腺癌细胞侵袭转移的影响；利用胰腺星状细胞培养液干预胰腺癌细胞，间接共培养观察胰腺星状细胞培养液对胰腺癌细胞侵袭转移的影响。.3）利用分子生物学技术检测下游信号通路的活化情况，及侵袭转移相关基因，神经营养因子的表达情况，明确调控胰腺癌细胞侵袭转移及神经浸润的分子机制。.4）构建癌细胞-神经三维立体共培养模型。观察胰腺癌细胞与脊髓背根神经节的趋化性生长情况。另外构建裸鼠坐骨神经浸润模型，评价种植瘤沿坐骨神经的浸润情况及其对坐骨神经功能的破坏作用。.结果：.1）胰腺癌病理标本中CXCR4和CXCR7的表达率分别为79.5%和83.3%，二者共表达率达62.8%；CXCR4/CXCR7共表达与淋巴结转移、TNM分期、血管侵犯、神经浸润及不良预后有关，而与患者性别、年龄和肿瘤分化程度等无关；.2）CXCL12或活化星状细胞培养液能显著增强胰腺癌细胞的侵袭转移；.3） CXCL12/CXCR4活化AKT及ERK信号通路调控侵袭相关、EMT相关及神经营养因子的表达；CXCL12/CXCR7生物轴通过活化ERK信号通路调控MMP-2和uPA的表达。同时沉默两个受体的表达对胰腺癌细胞侵袭转移及EMT的抑制作用更显著，表明两个受体间存在协同作用。.4）CXCL12能促进神经节神经轴索的生长。CXCR4和CXCR7协同作用参与调控胰腺癌定向迁移和神经节轴索定向生长。体内坐骨神经浸润模型结果也提示能够调控胰腺癌坐骨神经浸润。