免疫逃逸分子CD47通过拮抗KAI1调控CD44可变剪接维持肿瘤干性的机制研究

Cancer stem cells avoids microphage phagocytosis by immune checkpoint CD47, while CD44 appears to play an important role in maintaining the stemness of cancer stem cells. CD44 alternative splicing directly affect its biological function. However, it is unclear whether CD47 can directly affect CD44 alternative splicing to maintain the stemness of cancer stem cells. We confirmed that tumor suppressor gene KAI1 functions by inhibiting CD44 alternative splicing and metastasis (Oncogene, 2016). Our preliminary data showed that CD47 functional antibody B6H12 can decrease CD44 levels in tumor cells and inhibit cancer cell migration，and that can inhibit co-precipitation between CD47 and KAI1. Therefore, we proposed that CD47 manipulate CD44 alternative splicing and maintains the stemness of cancer stem cells by interacting with KAI1. In this project, we developed a glioma stem cell animal model to explore how CD47 regulates CD44 alternative splicing mediating the function of AKI1, and how CD47 identifies KAI1 and regulates ubiquitin, phosphorylation and endocytosis. A key issue is investigating the mechanism by which CD47 binds with KAI1 to maintain the stemness of cancer stem cells. Studies of CD44 alternative splicing may reveal the mechanism by which CD47 and KAI1 interact to maintain cancer stem cell stemness. Our study will provide further evidence of CD47 and CD44 target validation to assist in new drug research and development.

肿瘤干细胞通过高表达CD47逃逸巨噬细胞吞噬，高表达CD44参与肿瘤干性维持。CD44可变剪接影响功能，但关于CD47是否调控CD44可变剪接维持肿瘤干性研究鲜有报道。我们最近证实肿瘤抑制因子KAI1改变CD44可变剪接，抑制肿瘤转移(Oncogene,2016)。预实验发现B6H12抗体封闭CD47降低CD44水平， 抑制CD47与KAI1共沉淀。我们据此推测CD47拮抗KAI1，调节CD44可变剪接，维持肿瘤干性。因此，本项目拟以脑胶质瘤干细胞为模型开展体内外研究：CD47怎样调节CD44可变剪接及KAI1的桥梁功能；CD47如何识别KAI1及调节其泛素化、磷酸化与内吞；CD47结合KAI1对肿瘤干性有何影响及其作用机制。从而以CD44可变剪接为切入点揭示CD47拮抗KAI1维持肿瘤干性的新机制，为以CD47与KAI1靶点抗肿瘤干细胞新药研发提供依据。

肿瘤干细胞具有很强的抗化疗、抗放疗、免疫逃逸等特性，是肿瘤发生与发展的根源之一，针对肿瘤干细胞开展靶向治疗是当前急需解决的一个重大科学问题。但是，肿瘤干性的维持机制尚不清楚，尤其是调控模式怎样、调控网络如何等有待深入探讨。肿瘤干细胞通过高表达CD47逃逸巨噬细胞吞噬，高表达CD44参与肿瘤干性维持。CD44的可变剪接影响其功能，我们已证实肿瘤抑制因子KAI1改变CD44可变剪接，抑制肿瘤，而CD47可拮抗KAI1的作用。因此，本项目拟以CD44可变剪接为切入点，预期揭示CD47拮抗KAI1维持肿瘤干性的新机制。本项目主要从以下4个方面展开研究：1）分析CD47在肿瘤干性形成中的生物学功能，以及CD47对CD44可变剪接的调控作用；2）考察CD47在肿瘤干细胞中与KAI1相互作用拮抗其抑制CD44可变剪接的活性；3）探讨CD47与KAI1相互作用增强CD44可变剪接对肿瘤干性维持的影响；4）确定CD47与KAI1相互作用后的细胞内下游分子及信号通路，揭示其分子机理。通过一系列实验，我们首先确定了CD47促进肿瘤干性形成，KAI1抑制肿瘤干性形成；同时CD47上调CD44 剪接体（CD44v）的表达，KAI1下调CD44v的表达，CD47可逆转KAI1对CD44v的抑制作用。我们进一步分析发现，CD47通过与KAI1相互作用，下调其表达水平，拮抗其促可变剪接因子降解的功能，从而增强CD44的可变剪接，上调CD44v的表达。CD47与KAI1互作可提高干性因子、耐药基因的表达，降低凋亡因子、促进抗凋亡因子的表达，增强肿瘤干细胞的自我更新能力、对化疗药物的耐受以及逃逸巨噬细胞的吞噬等，同时细胞中的干性信号通路Wnt/β-catenin和PI3K/Akt/mTOR的活性升高。应用CD47抗体可阻断CD47促肿瘤干性的作用。本项目所取得的结果将可为以CD47与KAI1靶点抗肿瘤干细胞新药研发及肿瘤干细胞的靶向治疗提供一定的理论基础和实验依据。