千层纸素改善骨髓微环境抑制多发性骨髓瘤发展的作用及其分子机制的研究

In multiple myeloma (MM), mesenchymal stem cells (MSCs) provide a specialized and highly supportive microenvironment for tumor growth and development of the associated bone disease. Recent evidence reveals that many MSCs derived from patients with multiple myeloma (MM-MSCs) show significant defects compared with MSCs from non diseased donors. Alterations in MM-MSC function contribute to disease progression and provide new therapeutic targets. Canonical Wnt pathway plays a key role in the regulation of MSC functions, and there is increasing data to suggest its inactivating in MSCs. OA can induce MM-MSCs to impede MM cell growth and metastasis, to reduce angiogenesis and to activate Wnt/β-catenin pathway in vitro. In this grant application, we propose to set up several tumor-related models in vivo and in vitro, and make use of a series of assays to clarify the mechanism of OA on Wnt/β-catenin, to understand its function on MM-MSC normalization. Interestingly, although OA had no direct effect on MM cell apoptosis, it significantly inhibited invasion of MM cells via Wnt/RohA pathway. It is a hope that OA as a new activator of Wnt/β-catenin may decrease myeloma invasion to nonosseous sites, which is stimulated by other activators. This grant will provide the rationale for clinical evaluation of OA to improve bone marrow microenvironment and to inhibit MM growth.

骨髓间充质干细胞（MSCs）参与骨髓微环境塑造、为多发性骨髓瘤（MM）发生发展提供营养和结构支持，成为近年来治疗MM的研究热点。经典Wnt通路受抑是导致MM-MSCs功能丧失、骨髓微环境紊乱及肿瘤发展的主要原因。单一全面激活该通路严重诱发MM细胞髓外转移等毒副作用使经典Wnt通路激活剂的临床应用陷入困境。我们前期研究首次发现千层纸素在激活经典Wnt通路、改善MSCs功能的同时，可通过干预Wnt/RhoA信号轴抑制MM细胞侵袭转移，具有改善骨髓微环境、抑制肿瘤的潜力。基于千层纸素正常化MSCs功能及其特殊的双向调节机制国内外未见报道，本研究在细胞和动物水平运用包括基因转染等技术全面评价千层纸素对MSCs功能改善以及MM细胞侵袭能力的影响，并深入阐明千层纸素调节经典Wnt通路及Wnt/RhoA信号轴的机理，为临床使用经典Wnt通路激活剂提供新思路，也为临床治疗MM提供新的候选化合物。

IDO1是一种分布于肝脏外并且可以催化色氨酸沿着犬尿氨酸途径分解代谢的含亚铁血红素的限速酶。在正常情况下，多数组织中IDO1处于沉默状态，但在许多肿瘤组织中IDO1则呈持续的表达状态，使得肿瘤组织中色氨酸水平降低及一系列代谢物的产生，这是肿瘤发生免疫逃逸的重要影响因素之一。所以IDO1已成为治疗以色氨酸代谢失调为特征的恶性肿瘤的新治疗靶点。然而，现有的IDO1小分子抑制剂的抗肿瘤效果仍不令人满意，其潜在机制大部分尚不明确。我们发现了一种新型的IDO1小分子抑制剂LW106，本课题研究了其对IDO1活性的抑制作用以及体内抗肿瘤作用及其机制。 本研究发现LW106在体外对IDO1酶活性的抑制率达到50％，而且并不影响IDO1蛋白表达和肿瘤细胞活力。随后我们在Lewis肺癌细胞和B16F10黑色素瘤皮下接种C57BL6小鼠动物模型中研究LW106的抗肿瘤作用。在这两个经典模型中，LW106都可以显著抑制肿瘤的生长。通过对肿瘤组织的T淋巴细胞分析，我们发现LW106可以显著促进增殖性效应性T细胞在肿瘤中的浸润，降低增殖性调节性T细胞的募集。LW106还可以抑制非造血基质细胞如内皮细胞和癌症相关成纤维细胞的募集，减少肿瘤干细胞数量，改善肿瘤中免疫抑制微环境。由此我们得到结论，LW106通过改善肿瘤免疫抑制微环境和抑制肿瘤干细胞的扩增来抑制肿瘤的生长。最后我们还发现LW106能够显著延长Lewis荷瘤C57BL6小鼠的生存期。 由于LW106对不表达IDO1蛋白的B16F10细胞同样具有显著抑瘤作用，提示LW106抑瘤作用可能与肿瘤细胞是否表达IDO1无关。我们将Lewis细胞和B16F10细胞分别接种于无胸腺BALB/c裸鼠和Ido1- / -小鼠，发现LW106并不影响BALB/c裸小鼠和Ido1- / -小鼠中肿瘤的生长。生物信息学分析证明肿瘤患者的生存率与肿瘤本身IDO1表达相关性较低。基于以上数据，可以证明LW106通过调节宿主免疫系统发挥其抗肿瘤的作用，与肿瘤细胞是否表达IDO1无关。 综上所述，LW106作为一个结构新颖、毒性较低的靶向IDO1的小分子抑制剂，通过增加肿瘤组织中效应T细胞的数量，降低增殖性调节性T细胞浸润，同时抑制非造血基质细胞的募集以及细胞外基质的沉积来调节局部肿瘤微环境的免疫应答从而发挥肿瘤增殖的抑制作用。