Intermedin(IMD)促进血管融合的分子机制研究

A newly established blood perfusion system is crucial for the growth of tumor. Vessel fusion is one of the most critical steps in the establishment of a closed vasculature which has the capability to supply blood to tumor, however, the underlying mechanisms are still in vague. In the pilot study, we found that a novel calcitonin family member, intermedin (IMD), was able to induce vessel fusion without the help of other vascular growth factors or chaperon cells, and this function was VE-cadherin (VEC) dependent. IMD may promote the vessel fusion by inducing the endothelial cells into a state of "ready to anchor" in order to increase the ability of the vessels to anchor each other, and expanding the lumens of the anastomotic points to connect adjacent vessels. In the present study, we are seeking to explore the molecular machinery through which IMD enhances the adhesive force of the endothelial cells using the 2-D/3-D endothelial cell culture system and the mouse retinal model, and to elucidate the mechanisms whereby IMD expands the vessel anastomotic points via the stimulation of VEC rearrangement on the cell-cell contact by observing the formation/endocytosis/degradation/recycling of VEC in endothelial cells using multi-fluorescent staining and real-time photography. In addition, we will test a novel anti-angiogenic strategy which may reduce the blood supply of tumor by blocking vessel fusion using multiple tumor models. Our study may elucidate the key molecular machinery that regulates the process of vessel fusion, and provide clues for the development of novel anti-angiogenic strategies to control tumor growth.

建立新的血液灌流系统是肿瘤生长最重要的前提之一。血管融合是建立有供血功能的闭合性血管网络的关键步骤，但其机制至今不明。我们在前期研究中发现，一种降钙素家族多肽intermedin(IMD)无需其他血管生长因子或细胞辅助即可促进血管融合，其作用依赖于VE-cadherin(VEC)，其方式很可能是诱导内皮细胞进入一种"锚定准备"的状态增加相邻血管黏附和锚定的能力，并通过诱导交汇点的管腔扩张来促进血管融合。基于此重要发现，我们拟利用体外二维/三维血管模型和小鼠视网膜模型，阐明IMD增强内皮细胞锚定能力的分子机制；并通过多重荧光染色和连续摄像研究IMD对VEC的组装/内吞/降解和循环全过程的影响，阐明IMD诱导VEC重排而促进交汇点管腔扩张的分子机制；同时利用肿瘤模型探索通过阻断血管融合来减少肿瘤血供的新型抗血管策略。本课题有望首次揭示出血管融合背后的关键分子机制，并为肿瘤抗血管治疗开拓新的思路

研究背景：在新生血管形成过程中，原始血管丛的毛细分支间若不能有效融合，则无法组建闭合性血管系统，也不具备灌流功能。然而对于血管融合这一关键步骤的调控机制，目前还尚未阐明。我们在前期研究中发现，一种降钙素家族多肽intermedin (IMD)可通过调控VE-cadherin (VEC)促进血管融合，本项目研究目标即进一步验证IMD促进血管融合的作用并阐明其背后的关键分子机制，为肿瘤抗血管治疗开拓新的思路。..研究内容：我们在多种体外、体内血管生长模型中对IMD促血管融合的作用进行了验证；通过CRISPR-Cas9技术制备IMD敲除鼠、利用基因过表达和RNA干扰等手段，以及多重荧光染色和连续摄像等技术，阐明IMD作用的分子机制；通过抑制剂和IMD单克隆抗体等抑制IMD活性，评估其抗血管效果以及对肿瘤的治疗价值。..重要结果和关键数据：我们在Fibrin beads assay体外血管三维模型、小鼠视网膜和肿瘤等体内血管模型中，证实IMD对血管融合确实具有促进作用。我们发现，相邻血管在互相接近时，血管间发生“接触”(contact)和“锚定”(anchor)是血管融合的必要条件，而IMD可显著提高血管之间接触和锚定的能力，其机制如下：在血管层面，IMD可调节VEC优先分布在新生血管内，使新生成的血管具有更强的接触和锚定能力；在细胞层面，IMD可调节VEC优先分布在细胞边缘和胞膜延伸而来的丝状伪足内，使内皮细胞具有更强的接触和锚定能力；在分子层面，IMD通过促进VEC在胞浆内的转运来调节VEC在胞内的分布，该过程由Rab4 (快速循环途径)和Rab11 (慢速循环途径)协助。阻断IMD的活性，可阻断正常的血管融合过程，使肿瘤内的无效血管增多、有效血流量减少，从而达到抑制肿瘤生长的结果。..科学意义：新生的原始血管丛的毛细分支间若不能有效融合，则无法组建闭合性血管系统，也不具备灌流功能。然而，对于血管融合这一关键步骤的调控机制，目前还所知甚少。我们发现，IMD可通过调控VEC诱导新生血管进入一种“锚定准备”的状态、协助相邻血管接触和锚定，同时IMD又通过诱导静息内皮细胞增殖、拓宽了血管交汇点的管腔，最终促进了血管融合。我们的研究揭示出调控血管融合过程的一种关键分子机制，对深入理解血管网的形成过程具有重要意义。