抑癌基因PTEN通过JAK2/STAT3信号通路调控GBM侵袭的机制研究

Glioblastomas are highly invasive in most primary brain tumors. The tumor suppressor gene PTEN mutation rate was about 30% in GBM, the protein loss and inactivation was play an important role in malignant invasion of GBM cells, and the relevant mechanism was not clear. Our previous study found that JAK2/STAT3 attached to the focal adhesion complexes in PTEN deficient cell lines, and re-expression of PTEN can destroy the complex aggregation and simultaneously targeting JAK2/STAT3 can inhibit cell invasion. Our study want to explore by constructing a series of stable expression of PTEN and mutant GBM cell lines by molecular biology and bioinformatics methods (1) the effects of PTEN on focal adhesion complexes and signaling cascade; (2) the mechanism of the phosphatase activity of PTEN in the regulation of GBM invasion; (3) the interaction between PTEN and JAK2/STAT3 domain; Our study want to verify the mechanism through clinical related samples analysis and tumor orthotopic model and to elucidate the molecular mechanism; In vivo and in vitro experiments were performed to screen the small molecule drugs targeting JAK2/STAT3, which provided important theoretical basis for clinical GBM treatment.

胶质母细胞瘤（GBM）是神经胶质瘤中恶性度最高的原发性脑肿瘤。抑癌基因PTEN在GBM中突变率约30﹪，其蛋白缺失与失活在GBM细胞恶性侵袭中发挥重要作用，而相关机制不清。我们前期研究发现，在PTEN缺失的GBM细胞系中，JAK2/STAT3依附于黏着斑复合物，而PTEN恢复表达后破坏该复合物聚集，同时靶向JAK2/STAT3可显著抑制细胞的侵袭。本研究拟构建一系列稳定表达PTEN及突变体的GBM细胞系，应用分子生物学和生物信息学等方法明确（1）PTEN对黏着斑复合物及信号级联反应的影响；（2）PTEN磷酸酶活性在调控GBM侵袭中的作用；（3）PTEN与JAK2/STAT3结构域之间的相互作用；进一步通过临床相关样本分析和原位成瘤模型验证相关结果，并阐明相关分子机制；通过体内和体外实验进行JAK2/STAT3靶点药物筛选，为临床GBM治疗提供理论依据。

胶质母细胞瘤（GBM）是神经胶质瘤中恶性度最高的原发性脑肿瘤，其高度恶性的主要原因之一就是肿瘤呈侵袭性生长，手术难以彻底切除。在寻找GBM新的治疗途径过程中，如何有效抑制 GBM 细胞的侵袭运动能力并且研发小分子药物有效通过血脑屏障发挥作用是成功治疗该疾病的一条可行途径。抑癌基因PTEN在GBM中突变率约30﹪，其蛋白缺失与失活在GBM细胞恶性侵袭中发挥重要作用，探索 PTEN 对 GBM 多种信号通路的影响机制将对疾病的认识及治疗靶点筛选产生重要意义。课题组研究发现，在PTEN缺失的GBM细胞系中，JAK2/STAT3依附于黏着斑复合物，而PTEN恢复表达后破坏该复合物聚集，同时靶向JAK2/STAT3可显著抑制细胞的侵袭。课题组通过构建一系列稳定表达PTEN及突变体的GBM细胞系，应用分子生物学和生物信息学等方法取得了重要结果：.（1）PTEN恢复表达后破坏黏着斑复合物聚集及信号级联反应；.（2）PTEN通过脂质磷酸酶活性调控GBM生长，通过蛋白磷酸酶活性调控GBM侵袭；.（3）PTEN通过C2domain与STAT3的SH2结构域结合，通过酶活性区域发挥作用，抑制STAT3磷酸化和入核下调金属蛋白酶活性，抑制迁移和侵袭；.（4）STAT3靶点在GBM侵袭中占据主导地位；.（5）PTEN基因发生突变失去磷酸酶活性后将进一步促进GBM的恶性进展；.（6）通过临床GBM相关样本分析验证了PTEN loss和PTEN rescue状态下，JAK2和STAT3的聚集程度；.（7）通过体内和体外实验进行JAK2/STAT3靶点药物筛选，得到一些有用的小分子靶点抑制剂；.以上的研究结果将为后续GBM小分子靶向药的研究提供坚实的理论基础，有很重要的科学意义和广阔的应用前景。