基于抑制肿瘤相关巨噬细胞M2型极化的PZ8抗肿瘤转移作用机制研究

Inhibition of the M2 polarization of tumor associated macrophages (TAMs) is considered to be a promising strategy for the prevention of cancer metastasis. However, the molecular mechanism involved in M2 polarization is far from being elucidated, and the development of small molecule compounds that can interfere the M2 polarization is still in its early stage. Our previous studies have found that PZ8, an active monomer compound from natural sources, significantly suppresses the M2 polarization of TAM, and effectively prevents the metastasis of Lewis lung cancer. SOCS3 (a negative regulater of the M2 polarization) and its related signaling pathways might play an important role in this process. By applying "elimination" or "exogenous import" macrophage cells, we will further confirm that the anti-metastasis effect of PZ8 is through the inhibition of M2 polarization. In addtion,we will also reveal the role of SOCS3/JAK2/STAT6 signaling axis in PZ8-inhibited M2 polarization and cancer metastasis, and elucidate the underlying mechanisms involved in Notch and AMPK mediated post-translation modification of SOCS3. Our study will not only discover a natural compound that can specifically inhibit the M2 polarization of TAM, but also enhance our understanding of the molecular mechanisms involved in M2 polarization. Moreover, our study will confirm the feasibility of anti-metastasis strategies targeting macrophage polarization by small molecule compounds, in the hope to provide potential therapeutic targets for anti-metastasis therapy.

抑制肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的M2型极化被认为是极具应用前景的抗肿瘤转移新策略，但M2型极化的分子调控机制尚不明确，相关小分子化合物的发现也尚处于起步阶段。我们前期研究发现，天然来源活性单体PZ8可高效抑制TAM的M2型极化，且具显著抗肿瘤转移作用，M2型极化负调控蛋白SOCS3及相关信号分子可能参与了这一过程。本课题将"清除"或"外源性导入"巨噬细胞，研究PZ8通过抑制M2型极化发挥抗肿瘤转移作用。阐明SOCS3/JAK2/STAT6信号轴在PZ8抑制M2型极化中的作用地位及其与PZ8抗肿瘤转移活性的相关性，揭示PZ8激活的Notch与AMPK翻译后水平调控SOCS3的全新机制。本课题的研究，将发现新的具有选择性抑制M2型极化作用的天然来源化合物，阐明调控M2型极化的新分子机制，确证通过小分子化合物干预M2型极化实现抗肿瘤转移的可行性，为设计新型抗肿瘤转移化合物提供潜在靶点和新思路。

肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-associated macrophage, TAM）是肿瘤微环境基质细胞中重要的组成部分，受肿瘤微环境的影响被极化为分子特征及生物学功能完全不同的两大类亚群，即经典极化（Classical polarization）的M1型TAM和替代极化（Alternative polarization）的M2型TAM，其中M1型TAM主要发挥抗肿瘤作用，而M2型TAM则加速了肿瘤的发生与发展。M2型的TAM能够大量合成与释放抗炎细胞因子、免疫抑制因子和多种可以促进肿瘤细胞发生、生长、迁移以及血管淋巴管形成的各种细胞因子，从而促进血管的生成、细胞外基质分解重塑并促进肿瘤细胞运动。因此，M2型巨噬细胞在促肿瘤转移的微环境中扮演重要作用，是肿瘤治疗的重要靶点。.二甲双胍（Metformin, Met）是一类双胍类口服降糖药物。有研究报道二甲双胍可抑制乳腺癌细胞的增殖、抑制乳腺癌细胞的干细胞特性、可抑制黑色素瘤细胞的侵袭运动发挥抗肿瘤转移作用。对二甲双胍抗肿瘤作用的报道多集中于对肿瘤细胞本身的作用，尚无其对于肿瘤微环境影响的报道。.本项目的主要研究内容：1）考察二甲双胍对巨噬细胞M2型极化的影响。2）在分子机制层面和生物学功能方面进一步研究其调控巨噬细胞M2型极化的作用机制。2）并采用体内转移模型评价二甲双胍的抗肿瘤转移作用是否与其抑制巨噬细胞M2型极化作用相关。.本项目的重要结果及关键数据：1）二甲双胍可在体外有效抑制经典M2型极化诱导模型中巨噬细胞M2型极化。2）在分子机制上，二甲双胍通过激活AMPKα1抑制巨噬细胞M2型极化。3）二甲双胍可以通过对巨噬细胞M2型极化的抑制减弱肿瘤细胞的运动能力以及抑制血管新生。4）在巨噬细胞浸润的LLC肺癌细胞转移模型以及利用氯磷酸盐脂质体构建去除巨噬细胞等体内动物模型中，二甲双胍通过抑制巨噬细胞M2型极化发挥抗肿瘤转移作用。.本项目的科学意义：发现新型TAM M2型极化抑制药物二甲双胍具有抗肿瘤转移的作用，不仅证明了药物干预M2型极化对抗肿瘤转移这一治疗策略的可行性，同时也为二甲双胍应用于抗肿瘤转移提供实验证据，为老药新用提供了新的思路。