基于半乳糖凝集蛋白-3的高表达MUC1乳腺癌转移机制研究及靶点药物的发现

Galectin-3, an important member of galectin family, is involved in tumor cell growth, differentiation, cell adhesion, angiogenesis and metastasis. Recently, we reported that Gal-3 increases cancer cell adhesion to vascular endothelial cells and cancer metastasis with high MUC1 via adhesion moleculars exposure. In this project, we will investigate the mechanism of Gal-3 on adhesion, aggregation, angiogenesis and invasion and metastasis of breast cancer with high MUC1 expression which provides insight into the molecular regulation of metastasis and novel therapeutic targets. The associated cellular mechanisms include: (1) Integrin/FAK/Rho-GAP pathway and adhesion; (2) cytokines secretion and homotypic aggregation and anoikis prevention; (3) Gal-3-αvβ3/VEGF/PLCγ-PKC-RAF-MEK-MAPK pathways and angiogenesis; (4) Gal-3-EGFR/Src/β-catenin/E-cadherin pathway and invasion and metastasis. We will further screening small molecular compounds which can inhibit the interaction between Gal-3 and MUC1 according to molecular structure of binding sites.

半乳糖凝集蛋白-3（Gal-3）可参与肿瘤细胞生长和分化、细胞粘附、新生血管形成和肿瘤转移等，但具体机制仍待阐明。我们前期研究发现Gal-3可通过与粘蛋白1（MUC1）相互作用促进高表达MUC1肿瘤细胞的肺转移。本项目将从粘附、聚集、微血管形成、浸润与转移等方面系统研究Gal-3促进高表达MUC1乳腺癌转移的作用与机制，将证明以下论点与机制有关：①Gal-3与MUC1结合可促进乳腺癌细胞表面粘附分子的暴露，促进肿瘤细胞与内皮细胞的粘附；②Gal-3调节乳腺癌细胞表面相关细胞因子的分泌而促进肿瘤细胞同型聚集和保护失巢凋亡；③通过Gal-3-αvβ3/VEGF/PLCγ-PKC- RAF-MEK-MAPK信号刺激微血管形成；④通过Gal-3-EGFR/Src/β-catenin/E-cadherin信号，刺激乳腺癌细胞浸润与转移。⑤寻找阻断Gal-3与MUC1结合而抑制乳腺癌转移的有效化合物。

半乳糖凝集蛋白-3（Gal-3）可参与肿瘤细胞生长和分化、细胞粘附、新生血管形成和肿瘤转移等，但具体机制待阐明。我们前期研究发现Gal-3可通过与粘蛋白1（MUC1）相互作用促进高表达MUC1肿瘤细胞的肺转移。本项目主要从粘附、聚集、微血管形成、浸润与转移等方面系统研究Gal-3促进乳腺癌转移的作用与机制，肿瘤细胞包括了MUC1高表达、低表达、Gal-3高表达、低表达的不同种类肿瘤细胞株，主要研究结果有四方面：①Gal-3可通过EGFR介导调控肿瘤细胞E-cadherin表达来调节肿瘤细胞间粘附。在MUC1高表达的细胞中，细胞外和细胞膜上的Gal-3在EGF诱导下，与EGFR形成晶格结构，限制EGFR的内吞，增加p-EGFR的表达，通过EGFR/raf/ras/MEK/ERK通路下调E-cadherin的表达，上调β-catenin的表达，促进肿瘤细胞粘附；Gal-3抑制剂乳糖可阻止此过程。②对细胞外和细胞内的Gal-3对MUC1低表达的肿瘤细胞的聚集、侵袭和迁移以及肿瘤细胞与血管内皮细胞间的粘附进行了研究，结果发现细胞内的Gal-3通过增加β-catenin入核上调粘附分子N-cadherin和CD44的表达而促进肿瘤细胞与血管内皮细胞粘附，促进肿瘤细胞侵袭转移，但对肿瘤细胞同型聚集没有显著影响；细胞外的Gal-3在EGF的存在下，通过PI3K/P-Akt/NF-kB/ZEB1信号通路下调E-cadherin的表达，同时上调N-cadherin的表达，从而抑制PC3细胞的同型聚集。另外，细胞外的Gal-3通过内吞作用进入细胞内，发挥与细胞内Gal-3相似的促肿瘤细胞与血管内皮细胞粘附的作用。③乳腺癌细胞可通过分泌VEGFA与血管内皮细胞HUVEC作用，刺激血管内皮细胞HUVEC分泌GM-CSF，进而刺激单核细胞分泌galectin-3，体内实验进一步验证了单核-巨噬细胞是乳腺癌转移过程中循环galectin-3分泌的主要来源细胞。同时，动物体内实验还发现在清除单核细胞后，Gal-3分泌减少，可显著增强索拉菲尼的抗肿瘤转移作用。④通过对系列寡糖进行活性筛选，发现了具有抑制Gal-3活性的化合物，为下一步的Gal-3抑制剂系统研究打下了基础。该课题的结果为乳腺癌转移的治疗提供了Gal-3靶点的系统理论和实验依据。