二甲双胍通过Clusterin-SREBP-1c/FASN/SCD1信号轴抑制膀胱癌生长的作用及机制研究

Currently, anti-tumor effect of metformin is a hot topic, but the mechanism underlying remains unclear. The results of our previous studies demonstrated that metformin significantly down-regulated the expression of Clusterin and the levels of Clusterin expression in cancer cells were positively correlated with the activities of metformin against bladder cancer. The knockdown of Clusterin inhibited the expression of SREBP-1c, a key transcription factor, and the expressions of lipid synthesis enzymes FASN and SCD1, implying that metformin suppresses bladder cancer growth via inhibiting Clusterin-related lipid synthesis signal pathway. To confirm the above scientific findings, the project is proposed to apply cell and molecular biology technologies combined with mouse orthotopic bladder tumor model to investigate whether metformin down-regulated the expression of Clusterin to inhibit the growth of bladder cancer, to clarify anti-bladder cancer effect of metformin; to explore whether Clusterin-SREBP-1c/FASN/SCD1 signal axis mediates inhibitory effect of metformin on the growth of bladder cancer; to reveal the mechanism of metformin on inhibiting the growth of bladder cancer. Completion of this project not only helps to clarify the molecular mechanism of anti-tumor effect of metformin, but also provides a scientific foundation for the clinical treatment of bladder cancer by administrating metformin.

二甲双胍抗肿瘤作用是目前研究的热点，但二甲双胍抗癌作用机制仍然不清楚。我们前期研究结果显示：二甲双胍显著下调Clusterin的表达，且Clusterin水平与二甲双胍抗膀胱癌活性呈正相关；敲低Clusterin抑制脂质合成关键转录因子SREBP-1c以及脂肪酸合成酶FASN和SCD1的表达，提示二甲双胍通过抑制Clusterin相关的脂质合成信号通路，发挥抑制膀胱肿瘤生长的作用。为验证上述科学发现，项目拟采用细胞和分子生物学技术结合原位小鼠肿瘤模型，研究二甲双胍是否通过下调Clusterin的表达抑制膀胱癌生长，明确二甲双胍的抗膀胱癌作用； 研究Clusterin-SREBP-1c/FASN/SCD1信号轴是否介导二甲双胍抑制膀胱癌的生长，揭示二甲双胍抑制膀胱癌生长的机制。项目研究结果不仅有助于阐明二甲双胍抗肿瘤的分子机制，而且能为二甲双胍用于膀胱癌的临床治疗提供科学依据。

二甲双胍是源于天然产物、具有调节代谢功能的小分子化合物，临床上广泛用于2型糖尿病的治疗。目前，二甲双胍抗肿瘤作用备受关注，已经登记的二甲双胍与癌症相关的临床试验约331项。由于二甲双胍抗癌作用机制仍不明确，已开展的临床试验不能针对性地选择病人治疗，导致临床效果不理想，故未获正式批准。前期我们采用高通量蛋白芯片筛选得到二甲双胍抑制膀胱癌生长的重要靶点Clusterin，Clusterin是一个分子伴侣蛋白，在肿瘤发生、发展及治疗中发挥关键作用。最近研究发现，Clusterin与代谢性疾病如肥胖、糖尿病密切关联，且在正常肝细胞中，Clusterin调控SREBP-1c的表达影响肝脏脂质累积。为了探讨膀胱癌中Clusterin与SREBP-1c的关系，我们前期实验敲低Clusterin，结果发现SREBP-1c以及脂肪酸合成酶FASN和SCD1的表达明显减少，提示Clusterin在脂合成中发挥重要作用。主要研究内容：①筛选二甲双胍抑制膀胱癌生长的靶点。②采用组织芯片分析Clusterin在膀胱癌患者癌组织和癌旁组织的定位和表达情况。③SPR技术研究二甲双胍与Clusterin间的相互作用。④调控Clusterin（过表达或沉默），研究二甲双胍是否直接作用于Clusterin。⑤利用免疫共沉淀、核质分离技术探讨二甲双胍靶向Clusterin抑制膀胱癌生长的机制。⑥原位膀胱癌模型验证二甲双胍体内效果及机制。重要结果：①二甲双胍与Clusterin直接结合，显著降低Clusterin mRNA和蛋白表达。②Clusterin在膀胱癌组织高表达，且与膀胱癌进展和分级呈正相关。③二甲双胍抑癌活性与Clusterin正相关，沉默Clusterin减弱二甲双胍抑癌活性；相反地，过表达Clusterin增加二甲双胍抑癌活性。④沉默Clusterin减少SREBP-1c mRNA合成，降低细胞质中SREBP-1c前体和成熟体的蛋白表达。⑤动物实验证实二甲双胍显著抑制膀胱癌生长，降低Clusterin、SREBP-1c和FASN表达，阻断脂合成。科学意义：本课题揭示二甲双胍靶向 Clusterin，下调SREBP-1c及下游蛋白如FASN活性，阻断脂肪酸合成，从而抑制膀胱癌生长的作用及机制，为二甲双胍个体化治疗Clusterin蛋白表达差异的肿瘤患者提供了一种新的可能的途径。