Periostin激活PI3K/Akt/mTOR通路在乳腺癌转移灶生物学行为改变中的调控机制

It has confirmed the existence of biological behavior differences between metastases and primary tumor in some breast cancer patients, leading to drug resistance and suggesting worse prognosis. Thus identifying the mechanism of the change is of great clinical significance. In preliminary experiments, we found that either over expression of periostin or PI3K is positively related to the biological behavior change in metastatic tumor, and there was co-precipitation in PI3K and periostin protein, which indicated that the two kinds of protein interacted with each other. Therefore, we hypothesize that periostin may regulate multi-directional differentiation of tumor stem cells by activating PI3K/Akt/mTOR signal pathway, and then result in biological behavior change in metastatic breast cancer. Our research intends to clarify the role of periostin on regulating PI3K/Akt/mTOR signal pathway and thus leading to the biological behavior change in metastatic breast cancer, by multi-perspective of in vitro and in vivo, and multi-aspect of clinical specimen, tissues, cells, animal models. This study stems from clinical problems, the results are of great significance and can directly provide a theoretical basis for the clinical treatment of breast cancer with biological behavior change.

目前已证实部分乳腺癌转移灶与原发灶的生物学行为存在差异，导致耐药产生，明确该变化的机制临床意义重大。申请人前期实验发现Periostin高表达与转移灶生物学行为改变正相关，同时PI3K在生物学行为改变的转移灶中高表达，且申请人证实Periostin与PI3K发生免疫共沉淀,提示两者间可能存在相互作用。因此我们推测Periostin可能通过激活PI3K/Akt/mTOR通路介导乳腺癌（干细胞）的多向分化并最终导致乳腺癌转移灶的生物学行为改变。本项目拟在体外、体内多角度和临床标本、组织、细胞、动物模型等多层次中，通过调控Periostin的表达研究转移灶生物学行为改变的机制，明确Periostin是否通过调控PI3K/Akt/mTOR信号通路改变了乳腺癌转移灶的生物学行为。本研究源于临床问题，研究结果可以直接为临床治疗提供理论依据，意义重大。

在全球范围内，乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，严重影响着女性的生存时间和生 活质量。手术后的复发和转移是乳腺癌的主要死因，而乳腺癌肿瘤干细胞被认为是复发和转移的源泉。.三阴性乳腺癌由于缺乏具有针对性的治疗手段，治疗效果仍不理想。我们借助高通量测序、分子生物学检测等技术手段，在三阴性乳腺癌患者血液和病理标本、乳腺癌细胞系、小鼠模型等多层面上，围绕三阴性乳腺癌的复发转移灶生物学行为改变机制与POSTN蛋白在其中所发挥的生物学功能开展研究。我们研究发现POSTN蛋白在三阴性乳腺癌组织、MDA-MB-231细胞系中的表达水平较高，敲除POSTN后细胞增殖、迁移及侵袭能力显著减弱；CD44+CD24-乳腺癌干细胞比率明显升高。另外，我们发现转移灶生物学行为改变的乳腺癌中POSTN无论在原发灶还是转移淋巴结中均高表达，而在无生物学行为改变的乳腺癌中POSTN表达率相对较低，并且转移淋巴结生物学行为改变的乳腺癌患者五年生存期明显低于对照组。另一方面，我们发现生物学行为改变的乳腺癌转移淋巴结中筛选出的CD44+/CD24- 肿瘤干细胞POSTN高表达，而无生物学行为改变的乳腺癌转移淋巴结中筛选出的CD44+/CD24-乳腺癌干细胞仅表达少量POSTN。.我们对PI3K和POSTN进行了免疫共沉淀，发现两者存在相互作用，敲低POSTN的表达抑制了PI3K/Akt/mTOR通路，从而引起了乳腺癌转移灶的生物学行为的改变。另外，蛋白质组学结果提示POSTN的生物学行为机制可能与癌症信号通路、细胞分化、细胞粘附、免疫调节等有关。上述实验结果提示我们：POSTN可激活PI3K/Akt/mTOR等肿瘤细胞分化通路，影响肿瘤干细胞分化为其他类型肿瘤细胞，进而引起乳腺癌转移灶生物学行为改变。我们将该成果应用于POSTN分子机制、信号通路及基因调控网络的分析之中。未来，我们将进一步验证调控网络中关键基因的生物学功能并开发靶向抑制剂药物，探寻三阴性乳腺癌的治疗靶点，为三阴性乳腺癌复发和转移的防治提供理论依据和实验参考。