Wnt/β-catenin信号通路在抗血管治疗所致非小细胞肺癌恶性表型增强中的作用及机制探讨

Anti-angiogenesis therapy is an important strategy in cancer treatment. However, the treatment efficacy of anti-angiogenesis drugs targeting the VEGF pathway is more modest than predicted by most preclinical testing. This phenomenon may be due to inherent/acquired drug resistance and increased malignant phenotype (mainly including increased tumor invasiveness and elevated cancer stem cells ratio). However, the molecular mechanism involved in the later process remains largely unknown. Our preliminary study demonstrates that both the invasiveness and cancer stem cell ratio of nude mouse xenograft tumors (derived from non small cell lung cancer A549 cell line) obviously increased upon the treatment with bevacizumab and meanwhile the Wnt/β-catenin signaling in the xenograft tumors is dramatically activated. Based on our preliminary data and relevant research reports, we speculated that Wnt/β-catenin signaling may be involved in the induction of increased malignant phenotype by anti-angiogenesis therapy. In the present research project, we plan to systemically study the potential influence of multiple anti-angiogenesis drugs on NSCLC malignant phenotype and the underlying signaling pathway involved in this process, especially the Wnt/β-catenin signaling. Besides, we would try to look for strategies reversing the potential drawback of anti-angiogenesis drugs. Results of this project may help to further reveal the potential drawback of anti-angiogenesis drugs and the associated molecular mechanism, which may provide clues for the modification of anti-angiogenesis therapy.

抗血管生成是肿瘤治疗的重要策略，但抗血管生成药物在肿瘤中的疗效却相对有限，这可能是由于此类药物诱导肿瘤细胞恶性表型增强（主要表现为侵袭转移能力增强和肿瘤干细胞比例增加）所导致的，但这一现象的相关机制尚不清楚。前期研究发现，在非小细胞肺癌A549细胞荷瘤裸鼠中体内应用贝伐单抗后肿瘤转移增加、肿瘤中干细胞比例显著增高，同时Wnt/β-catenin通路被显著激活。结合前期实验结果及相关文献报道，我们推测Wnt通路的激活是抗血管生成治疗导致肿瘤恶性表型增强的重要机制。本课题拟系统研究多种抗血管生成靶向药物对非小细胞肺癌恶性表型的影响，并探讨其中的可能机制，特别是明确Wnt/β-catenin通路在其中的作用及相关分子机制，并研究、验证可能的逆转策略。本课题研究的结果将有助于进一步明确抗血管生成靶向治疗在肿瘤治疗中的潜在不利影响和其调控机制，为抗血管生成治疗策略的改进提供理论基础和实验依据。

抗血管生成治疗是晚期非小细胞肺癌的主要治疗策略之一，但是这类药物的临床疗效却相对有限，未能显著延长患者的总生存期。因此，探讨其中的可能参与机制具有重要意义。本项目主要探讨了Wnt/β-catenin信号通路在抗血管生成药物所致非小细胞肺癌肿瘤干细胞比例增高、侵袭转移能力增强等恶性表型改变中的作用和调控机制，包括非小细胞肺癌细胞系、荷瘤小鼠模型以及晚期肺癌患者临床标本检测等方面。我们采用慢病毒感染的建立了稳定敲减Wnt/β-catenin表达的A549等非小细胞肺癌细胞系，并用不同方法验证了敲减效力；同时采用Wnt通路突变激活质粒感染的方法建立了Wnt/β-catenin信号通路激活的A549细胞株及对照细胞株，并进行了验证。抗血管生成药物诱发/加剧的肿瘤乏氧微环境是其治疗失败的主要始动因素之一；因此，我们研究了肿瘤乏氧微环境下Wnt/β-catenin信号通路对非小细胞肺癌肿瘤干细胞比例及侵袭能力的影响。结果发现与常氧培养条件相比，乏氧条件下肺腺癌A549细胞和肺鳞癌H520细胞中ALDH+细胞比例分别显著下降和上升；而加入Wnt通路抑制剂XAV939后，无论是A549细胞还是H520细胞，其ALDH+细胞比例均明显下降。在乏氧条件下，A549细胞Wnt/β-catenin信号通路表达显著下调，而在H520细胞中显著上调。在两种细胞中乏氧均使HIF1α的表达显著升高，并且与Wnt/β-catenin信号通路存在相互调控关系。我们进一步建立了非小细胞肺癌荷瘤小鼠模型，发现体内给予抗血管生成药物可显著上调肿瘤干细胞比例，并且在肺癌肺脏原位种植瘤模型中发现肝、脑等远处转移比例增加。信号通路表达谱检测分析发现，Wnt/β-catenin通路表达显著上调。结合体内外试验研究发现 ，我们检测了晚期非小细胞肺癌患者病理组织Wnt/β-catenin通路表达情况，并分析了其与晚期患者生存预后的相关性；生存分析表明，β-catenin高表达的晚期非小细胞肺癌患者生存预后显著差于低表达组（P<0.01），无论是无进展生存期（PFS）还是总生存期（OS）。这些研究发现证实了Wnt/β-catenin信号通路在抗血管生成药物所致非小细胞肺癌恶性表型增强中的作用，为抗血管生成治疗策略的改进提供了新的理论依据，具有较好的临床转化研究价值。