DAB2IP在分割照射诱导膀胱癌干细胞样表型变化中的作用及机制研究

Tumor recurrence and metastasis after radical radiotherapy are thorny problem to improve clinical efficacy of bladder cancer. Ionizing radiation (IR)-induced bladder cancer stem cells (BCSCs), which are highly invasive and resistant to chemotherapy or radiotherapy, may be an important reason for the above phenomenon occurs. However, the mechanism is unknown and there is no effective response. Previous studies revealed that γ-rays could induce BCSCs phenotype and inhibit the expression of DAB2IP in tumor cells. In this study, we will focus on the function and regulation of DAB2IP to clarify the mechanism of radiation-induced BCSC formation. We will detect the signal molecules involved in (1) irradiation regulates DAB2IP expression, (2) DAB2IP effects the maintenance of BCSC stemness. The relations among fractionated irradiation (FI), DAB2IP and BCSCs will be discussed on two level, in vitro and in vivo, following conventional FI therapy: (1) soft agar colony formation and tumor transplantation are applied to evaluate whether FI could induce and select BCSCs; (2) EGR-1/DAB2IP/STAT3 as the major axis, the signal transduction involved in radiation-induced BCSCs formation will be identified; (3) up or down-regulating DAB2IP expression in BCSCs, the mechanism on DAB2IP impacting BCSCs radio-sensitivity will be evaluated around DAB2IP-ATM-DDR / MAPK / NF-κB signaling pathway. This study will help us to better understand tumor recurrence post radiotherapy and provide strategy: DAB2IP-targeted therapy to improve BCSCs sensitivity to IR.

继发耐受是膀胱癌根治性放疗失败的重要原因。辐射诱导侵袭性强、对放化疗不敏感的膀胱癌干细胞（BCSC）样表型变化可能是上述现象发生的重要原因，但机制不明，也缺乏有效的应对措施。研究发现，离体分割照射可再现继发耐受，并伴有DAB2IP表达降低的BCSC表型变化。课题着眼于DAB2IP的功能与调节，以检测⑴射线影响DAB2IP表达调控，⑵DAB2IP参与BCSC干性维持的信号分子为手段，明晰射线诱导BCSC的作用机制。离体、在体研究⑴软琼脂集落形成、免疫缺陷动物成瘤方法评价分割照射诱导富集BCSC的可行性；⑵以EGR-1/DAB2IP/STAT3为主轴，鉴定辐射诱导BCSC过程中的信号传递；⑶双向调节BCSC中DAB2IP表达，检测DAB2IP-ATM-DDR/MAPK/NF-κB通路变化，讨论靶向BCSC提高膀胱癌放疗敏感性的分子靶点与可行性，为认识克服临床放疗的继发耐受提供新思路与应对策略。

近年来研究发现，电离辐射(IR)可以诱导侵袭性强、对放化疗不敏感的肿瘤干细胞（TSC）样表型变化，触发放疗过程中的继发耐受，和肿瘤的复发转移，是放疗预后不佳的主要原因，但机制尚不明确。DAB2IP 表达抑制出现在多种恶性肿瘤中，其通过CD117/ZEB1影响TSC表型，并与膀胱癌放疗预后不良相关。那么，DAB2IP是否与IR诱导的TSC样变化有关？其内在分子机制如何？为此，课题参照临床分割放疗：⑴多次IR建立耐辐射肿瘤细胞模型，微球、软琼脂集落形成与免疫缺陷动物成瘤和Transwell小室法分别检测模型细胞的干性和迁移侵袭性，评价IR诱导富集TSC的可行性；⑵文献检索拟合射线影响DAB2IP的潜在路径，siRNA逐一抑制EGR-1/ELK1/EZH2/DAB2IP/ERK/STAT3，WesternBlot检测分子间相互影响，明确IR诱导TSC变化中调节DAB2IP的核心分子；⑶双向调节DAB2IP，观察模型细胞干性、迁移侵袭和放射敏感性的变化，明确DAB2IP、TSC与肿瘤复发转移的内在联系。研究表明：⑴与亲代细胞相比，耐辐射细胞迁移侵袭性、微球形成和体外成瘤能力均显著增强，DAB2IP表达明显降低；⑵射线应答方面，EGR-1和EZH2都能响应单次IR，但两者间未见明显的相互影响，在预设分子路径中，仅EZH2对DAB2IP表达影响最为明确，DAB2IP可通过ATM和STAT3调节肿瘤细胞的放射敏感性和干性；⑶表达质粒转染或EZH2抑制的方式均可上调DAB2IP，并有效提高模型细胞的放射敏感性、减少微球形成和迁移侵袭的数目，作用机制可能涉及DNA损伤修复抑制和自噬紊乱。⑷低表达DAB2IP的肿瘤细胞还呈现出PD-L1合成增加，体外成管能力增强，体内促肿瘤乏氧和血管拟态形成的特点，后者可能与STAT3介导的血管生成相关因子合成增加有关。综上，IR可通过上调EZH2抑制DAB2IP表达，增强DNA损伤修复（如ATM）和干性维持（如STAT3）的功能，影响肿瘤乏氧和血管形成和免疫相关的微环境变化。因此，下调EZH2提高DAB2IP表达，是提高射线对肿瘤细胞杀伤的有效方式。课题研究为提高TSC治疗敏感性提供新的作用靶点，为认识与克服临床肿瘤放疗的继发耐受提供新思路与应对策略。