Septin2通过调控内皮细胞ITGB1的表达影响肿瘤血管新生的机制研究

Vascular angiogenesis is strongly associated with tumor growth and metastasis, identification and study of new genes regulating angiogenesis will provide novel targets for tumor therapy. Previously publication of applicant reported molecular mechanism of miR-223 in inhibiting angiogenesis in endothelial cells (Circ Res, 2013), and recent preliminary data revealed Septin 2 was down regulated by miR-223. Knockdown of Septin 2 expression would inhibit angiogenesis and reduced ITGB1 expression in endothelial cells. However, it is totally unknown the mechanism and clinical importance of Septin 2 in ITGB1 mediated tumor angiogenesis. We plan to modulate Septin 2 expression via knockdown and over-expression strategies in experiments based on cell cultures, tissue cultures as well as animal models, aiming at identifying the influence of Septin 2 in ITGB1 expression, endothelial angiogenesis, tumor growth, metastasis and relevant signaling, uncovering molecular mechanism and biological function. Clinically, we will study Septin 2 expression features in breast cancer patients; evaluate its relevance with tumor development, metastasis, recurrence as well as prognosis and determine its clinical significance. Current project will provide theoretical and experimental support for Septin2 as a novel target in breast cancer therapy.

血管新生与肿瘤发生、转移密切相关，发现和研究内皮细胞中调控血管新生的新基因将为肿瘤治疗提供新颖靶点。 前期研究中申请人报道了miR-223抑制内皮血管新生的分子机制（Circ Res, 2013）, 预实验发现Septin2为miR-223下调的蛋白之一，沉默Septin2可降低ITGB1(Integrin β1)的表达并抑制内皮细胞血管新生。 然而Septin2通过ITGB1及其信号通路调控肿瘤血管新生的机制和临床意义，目前尚不清楚。本课题拟在细胞水平，组织培养和动物模型中敲低或过表达Septin2，研究其对ITGB1表达、内皮细胞血管新生、肿瘤生长、转移及相关信号通路的影响，揭示其生物学功能和分子机制。通过分析乳腺癌患者中Septin2基因的表达特征，评估其与乳腺癌发生、转移、复发与预后的相关性，确定其临床意义。本项目将为确立Septin2作为乳腺癌治疗的新靶点提供理论和实验依据。

Septin蛋白是一类非极性小GTP蛋白，与众多生理病理事件密切相关。然而，Septin与乳腺肿瘤及内皮血管新生之间的关系仍然未知。在基金委的支持下，本项目聚焦于Septin2和Septin7在内皮血管新生及乳腺肿瘤发生发展中的作用及潜在机制研究。.本项目发现Septin2，7在人，鼠，猪来源的内皮细胞中广泛表达，免疫组化发现Septin7富集于主动脉内皮及心脏毛细血管内皮。利用Septin家族广谱抑制剂FCF及特异敲低Septin2/7，可以在体外细胞培养水平抑制内皮迁移及形成内皮网状结构及降低主动脉环离体血管内皮新生能力。为了探究Septin蛋白对血管新生调控的体内实验证据，本团队获得条件性敲除小鼠 （Sept7f/f），经过与EIIA Cre小鼠杂交、鉴定、自交等，未能获得纯合子敲除小鼠，表明Sept7是胚胎发育所必须的和其对小鼠胚胎发育的重要意义。通过与Tie2-Cre-ERT2转基因小鼠杂交获得内皮特异敲除小鼠(Sept7ΔiEC), 经后肢缺血造模，表现出血管新生及血流恢复较Septf/f小鼠显著减弱的表型，在病理层次揭示了Septin蛋白对血管新生及大血管重构的重要影响。机制研究我们发现Septin2/7有可能通过泛素途径降低ITGB1的表达。.本项目首次报道Septin2/7在高迁移性乳腺肿瘤细胞系MDA-MB-231中高表达，抑制Septin活性或敲低二者，可以显著减弱MDA-MB-231的迁移与侵袭能力。分别过表达Septin2/7增强细胞侵袭。与此同时，我们发现Septin2/7蛋白水平与MEK/ERK磷酸化呈正相关，使用MEK抑制剂U0126可以部分修正Septin2/7过表达引起的促乳腺癌细胞侵袭。.总结，本项目在血管内皮和乳腺肿瘤两种细胞类型层面上开展研究工作，首次发现以Septin2/7内皮血管新生及大血管重构的重要意义，提示可以通过抑制Septin的活性减弱肿瘤血管作用。同时发现证实Septin蛋白是维持乳腺肿瘤细胞MEK/ERK活化所必须的，进而针对Septin活性抑制可以作为针对高迁移性乳腺肿瘤的治疗提供参考。基于以上两个层面，以Septin2/7为代表的Septin基因有望成为治疗乳腺肿瘤的潜在靶点。