EMP2基因对于肺癌瘤细胞转移的作用及其分子机制

We previously generated a differentially expressed gene pool between the primary tumors with and without lymph node metastasis derived from lung cancer patients, and another differentially expressed gene pool between early- and late-stage human placental villi tissues, utilizing Agilent Human Gene Expression Microarrays. By comparing these two pools, EMP2 was selected, as it arose out of the overlapping differentially expressed genes. We hypothesize that EMP2 may play roles in tumor metastasis of lung cancer, according to our preliminary data. In this proposed study, the expression status of EMP2 protein will be examined firstly, by immunohistochemical stain with a large sample set of primary tumor tissues derived from lung cancer patients. Then with human immortalized bronchial epithelial cell lines and lung cancer cell lines, the investigation will focus on EMP2's biological effects, such as adhension, migration and invation potency, in lung cancer metastasis. Meanwhile the molecular mechanisms behind these processes will be explored, and the mysterious location of the EMP2 in cell signaling transduction pathways associated with tumor metastasis will be unveiled. The proteins having potential interaction with the will be identified through screening. In addition to the molecular mechanism, this study will reveal the possibility of using EMP2 as a candidate for biomarker associated with tumor metastasis for lung cancer.

申请人的前期工作构建了伴有与不伴有淋巴结转移的肺癌原发瘤组织间的差异表达基因库，以及人早期与晚期胎盘绒毛组织间的差异表达基因库；从这两个基因库共同的差异表达基因中筛选得到与肿瘤转移相关基因EMP2。根据预实验结果我们推测，EMP2很有可能对人类肺癌的肿瘤转移发挥作用。本项研究将分别在肺癌患者的组织样品、人细胞系以及实验动物这样三个层面，首先了解EMP2在大样本肺癌组织中的表达状态；继而研究EMP2基因在肺癌转移中的生物学效应（如对细胞增殖能力、粘附能力、迁移及侵袭能力的影响等）；探索EMP2基因在肺癌细胞转移中的作用机制（包括细胞粘附相关分子机制、EMP2与WNT信号通路的关系、EMP2表达如何影响基质金属蛋白酶家族成员MMP2、MMP9等的功能），并寻找鉴定EMP2的相互作用蛋白。从而揭示EMP2基因在肺癌转移相关细胞信号转导通路中的定位，以及将其作为候选转移相关分子标志的可能性。

我们从本实验室前期工作构建的人肺癌转移相关的差异表达基因库中筛选出一组与肿瘤转移相关的基因，EMP2是其中差异表达最显著的基因之一。目前尚未见EMP2基因在肺癌中功能研究的报道。本项研究探讨了EMP2在非小细胞肺癌组织中表达情况，分析了它与肿瘤转移的关系，并利用肺癌细胞模型初步阐释了其可能的分子机制。.在mRNA水平，RT-PCR分析结果显示，EMP2基因在62.5%（20/32）的非小细胞肺癌肿瘤组织中低表达。在蛋白质水平，199例福尔马林固定石蜡包埋的非小细胞肺癌原发瘤组织（其中肺腺癌95例，肺鳞癌104例，是否伴有淋巴结转移的病例数基本均等）免疫组织化学分析显示，EMP2在199例肺非小细胞癌的低表达率为73.4%（146/199），其中肺腺癌细胞中的低表达率为64.2%（61/95），肺鳞癌细胞中的低表达率为81.7%（85/104），癌旁正常肺泡上皮和支气管上皮细胞中的低表达率为21.1%（35/166）。EMP2在肺癌及癌旁正常组织中的表达、肺腺癌及肺鳞癌中的表达之间的差异均具有统计学意义（p值分别为0.000、0.014）。进一步分析显示，EMP2蛋白的表达在肺腺癌、肺鳞癌中与淋巴结的转移之间的关系也具有统计学意义，p值分别为0.014、0.044。体外实验显示，稳定表达外源性EMP2基因对肺癌细胞H1299的增殖能力没有明显影响，却能抑制其迁移和侵袭能力。EMP2基因的过表达不影响H1299细胞中CAV1 mRNA的转录和蛋白的表达，却可以下调基质金属蛋白酶家族成员MMP9和MMP7 mRNA的转录和蛋白的表达水平，并抑制MMP9活性形式的分泌。此外，H1299细胞中EMP2的高表达不影响beta-catenin转录水平，但可以抑制beta-catenin蛋白入核；并能促进细胞粘附相关分子COL4A1的转录水平。采用RT2 PCR ARRAY的分析方法发现，EMP2的高表达能够降低WNT通路中和通路下游CCND2、IGF2、MMP7、MMP9、NRCAM、NRP1等基因RNA的转录水平。.上述研究结果提示，与非小细胞肺癌转移相关的EMP2基因可能主要通过抑制beta-catenin蛋白入核，从而降低Wnt通路下游的靶基因基质金属蛋白酶家族成员MMP9和MMP7的表达，以此来调节肺癌细胞H1299的迁移和侵袭能力，从而实现对肿瘤转移的抑制作用。