肺癌抑制基因GPRC5A对STAT3信号通路的调控作用研究

Lung cancer is the leading cause of cancer death worldwide. STAT3 is a key oncogene that plays a critical role in the early stages of lung carcinogenesis. However, the mechanism of STAT3 dysregulation in lung carcinogenesis is unclear. GPRC5A is a newly identified lung tumor suppressor gene. Gprc5a-knockout (ko) mice develop spontaneous lung adenocarcinoma. Recently, we found that STAT3 signaling pathway was aberrantly activated in Gprc5a-ko mouse bronchioalveolar epithelial cells in comparison with that in wild type cells. Consistently, over-expression of exogenous GPRC5A inhibits STAT3 signaling. This observation suggests that, Gprc5a functions as a negative regulator of STAT3 signaling. Moreover, we found that GPRC5A formed complexes with upstream regulator gp130, a co-receptor for IL-6R and IifR, implying that GPRC5A may act via interaction with these molecules. We hypothesize that repression or deletion of GPRC5A is an important mechanism of dysregulation of STAT3 for lung carcinogenesis. The proposed project will study the effect of IL-6 blockage on lung tumorigenesis in Gprc5a-ko/Il-IL-6-ko mice. The proposed study is important for revealing a novel molecular mechanism of STAT3 dysregulation for lung carcinogenesis, and for early diagnosis, prevention, and therapy against lung cancer.

肺癌是癌症患者致死第一原因。STAT3信号通路在非小细胞肺癌发生过程中频繁发生异常性激活，然而机理不清。GPRC5A是新发现的肺肿瘤抑制基因。Gprc5a-敲除小鼠会产生自发性肺腺癌。我们发现，Gprc5a的缺失会导致小鼠肺气道上皮细胞中STAT3信号异常性激活。这提示，Gprc5a对STAT3信号通路有抑制作用。我们还发现，GPRC5A可与STAT3上游调控分子EGFR和IL-6R的Co-receptor gp130形成复合物。这暗示，GPRC5A可能通过调控这类分子而起作用。我们假设，GPRC5A的抑制或缺失是导致肺癌早期STAT3信号通路异常激活，也是恶性转化的重要机制。本课题将通过用IL-6小鼠与Gprc5a敲除小鼠杂交，研究STAT3信号通路在肺癌发生中的作用。同时将进行多层次的系统研究，确立两者之间的相互调控关系。本研究将对肺癌早期诊断、早期预防、靶向治疗有着重要意义。

肺癌发生和肺转移是癌症致死原因中的关键因素。非可控炎症微环境与肺癌发生、及肺转移紧密相关。然而，其作用机制不清。一个重要原因是缺乏一个能模拟人肺癌发生或肺转移的动物模型。GPRC5A是新发现的肺肿瘤抑制基因。Gprc5a-ko小鼠能产生肺肿瘤，其病理表现与人的十分相似。本研究发现，肺癌发生和肺转移过程中，IL-6/STAT3信号通路在Gprc5a-ko小鼠体内常伴有的异常激活，与其生物学效应显著相关。为确定肿瘤细胞对IL-6/STAT6信号通路是否存在信号依赖性关系，我们在小鼠肺癌细胞中，敲低shGp130或表达抑制性dnStat3。结果表明，阻断STAT3信号可抑制肺癌细胞在免疫健全小鼠皮下成瘤和肺转移，但不能抑制在免疫缺陷型小鼠体内的这些性状。这说明，肺癌细胞中内源性STAT3信号介导的免疫逃逸机制是促肿瘤生长和促肺转移的主要机制。在肺组织水平，IL-6表达水平在Gprc5a-ko小鼠肺组织中也明显高于野生型小鼠的，并与肺转移显著相关。这提示，IL-6在肺转移过程中起到主导作用。通过将与Il6-ko小鼠杂交，得到Gprc5a-ko/Il6-ko小鼠。我们发现，肺转移在Gprc5a-ko/Il6-ko小鼠体内几乎全部消失。进一步的分析表明，IL-6可诱导巨噬细胞M2型极化，招募免疫抑制细胞MDSC，抑制T细胞。在Gprc5a-ko小鼠肺转移模型中用抗IL-6抗体治疗，可逆转这些表型，显著抑制肺转移。在人非小细胞肺癌组织中，IL-6/STAT3的高表达与CD8 T细胞阳性成反向相关性。这提示，肺组织微环境中IL-6的异常高表达，一方面，可激活肿瘤细胞中STAT3信号通路，诱导免疫逃逸功能；另一方面，IL-6可抑制免疫细胞功能，包括先天免疫细胞和获得性免疫T细胞，促进肺转移。反之，靶向IL-6，可以逆转这种作用，重建免疫活性，从而达到抑制肺转移的效果。