FOXQ1基因在肿瘤血管生成中的功能及其分子机制研究

Tumor angiogenesis plays a critical role in the tumor pathogenesis and metastasis. Recent evidence suggests that extraordinarily expression of FOXQ1 may be an important mechanism in tumor angiogenesis，but the exact mechanism of the roles and networks remains to be elucidated. Our previous work shows that the expression level of FOXQ1 was increased dramatically in colorectal cancer tissues, FOXQ1 may be involved in tumor angiogenesis. In the present study, we aim to elucidate the role of FOXQ1 in tumor angiogenesis and to illustrate its potential molecular mechanism based on our previous work. After constructing colorectal cancer cell lines in which FOXQ1 was stably knockdown or over-express, downstream target genes of FOXQ1 which involved in tumor angiogenesis will be identified by using Superarray, the target gene which directly regulated by FOXQ1 will be further determined by using luciferase reporter gene system; In vitro and in vivo experiments will be performed to study the function of FOXQ1 or its target genes in tumor angiogenesis. This study may be beneficial to illustrate the function and potential molecular mechanism of FOXQ1 gene in tumor angiogenesis, and find new therapeutic targets for anti-angiogenic therapy.

肿瘤血管生成是肿瘤发生发展和转移的重要原因。研究提示FOXQ1异常表达可能是促进肿瘤血管生成的重要机制之一，但具体机制尚不明确。我们在研究中发现FOXQ1在大肠癌组织中高表达，并提示其参与肿瘤血管生成。本研究拟在前期工作基础上，确定FOXQ1在肿瘤血管生成中的功能并探讨其潜在的分子机制。通过获得稳定敲低和过表达FOXQ1的大肠癌细胞株，应用Superarray功能基因芯片初步筛选出FOXQ1参与调控的肿瘤血管生成相关下游靶基因后，通过荧光素酶报告系统进一步从中筛选出由FOXQ1直接转录调控的下游靶基因；采用过表达或RNA干扰FOXQ1或其靶基因等实验手段，通过体外和体内实验研究FOXQ1及其靶基因在肿瘤血管生成的功能。研究结果将有助于解释FOXQ1基因在肿瘤血管生成中的功能和其潜在的分子机制，为抗肿瘤血管生成治疗提供新的干预靶点。

肿瘤血管生成是大肠癌发生发展和转移的重要原因。通过获得稳定敲低和过表达FOXQ1的大肠癌细胞株，应用血管生成、PI3K-AKT及EGF/PDGF信号通路功能基因芯片，发现共28个基因随FOXQ1敲低而发生表达改变FC≥2.0（P＜0.05），其中，血管生成功能芯片9个基因：3个上调：IL1B、IFNA1、S1PR1；6个下调：CXCL1、IL8、TNF、IL6、THBS2、CXCL6；EGF/PDGF信号通路芯片中18个基因均下调：PLAT、COL1A1、ELK1、BCAR1、PIK3R2、NCK2、JUN、EGR1、LTA、PDGFB、STAT3、HBEGF、FN1、FASLG、HRAS、MAP2K1、AKT3、FOS；而PI3K-AKT信号通路中仅一个基因上调：IGF1。FOXQ1基因主要通过激活HB-EGF/EGFR信号通路影响肿瘤血管生成。WB和抗体芯片检测进一步在蛋白水平验证了FOXQ1促进大肠癌细胞表达和分泌包括ANG，CCL2，PDGF BB，CCL16，PLAUR和VEGF-A这些促血管生成因子。HUVECs体外脉管生成实验，致瘤裸鼠模型肿瘤组织基于内皮细胞标记物CD31和CD34的MVD计数实验，及基于鼠巨噬细胞标记物F4/80的结果均证实FOXQ1能显著促进肿瘤血管生成。并且，下调FOXQ1的表达可抑制肿瘤生长，肿瘤血管生成和TAMs在肿瘤部位的浸润能力。应用组织芯片IHC检测，在临床样本中验证了FOXQ1和CD68、FOXQ1与Twist1的表达、Twist1与CCL2的表达呈正相关(均为P＜0.01)；验证了FOXQ1，Twist1和CCL2在大肠癌临床样本中的表达共定位；Kaplan-Meier生存率分析进一步验证了FOXQ1在肿瘤血管生成中的促进作用，并表明FOXQ1可通过调节肿瘤微环境，最终导致TAMs趋化至肿瘤部位。提示在大肠癌中FOXQ1的异常高表达能激发大肠癌细胞表达和分泌包括ANG，PDGF BB, PLAUR和VEGF-A这样一些促血管生成因子，促进血管内皮细胞的增殖分化直接提高肿瘤血管生成能力，同时，还通过激活Twist1-CCL2轴将TAMs趋化至肿瘤部位从而间接促进肿瘤血管生成。研究结果明确了FOXQ1在大肠癌肿瘤血管生成中发挥重要作用， FOXQ1-Twist1-CCL2轴可作为大肠癌抗肿瘤血管生成治疗的干预靶点。