PMEPA1促进结直肠癌转移的分子机制研究

The metastasis is a major cause of cancer mortality of colorectal cancer. In our previous study, the tumor budding cells, tumor cells and normal intestinal epithelial cells were isolated and captured using laser capture microdissection. The data from microarray showed PMEPA1 was up-regulated in tumor budding cells and tumor cells compared with normal epithelial cells, which expression was positively correlated with metastasis, TNM stage and poor survival. In this study the roles of PMEPA1 in colorectal cancer EMT and metastasis will be investigated through overexpressing and knocking down PMEPA1. And the interaction targets with PMEPA1 and their critical domain would be verified by Co-Immunoprecipitation combined with CRISPR/Cas9 technology. Furthermore we want to know whether PMEPA1 regulates colorectal cancer EMT and metastasis dependent on or independent on androgen receptor (AR) pathway, and to clarify the disparity function of PMEPA1 in between different types of tumors. This study will provide a novel target for cancer prevention and precision medicine.

肿瘤转移是导致结直肠癌病患死亡的主要原因。本课题组先期利用激光捕获显微镜切割技术精确分离结直肠癌前缘单个肿瘤芽细胞、肿瘤细胞和正常粘膜细胞，表达谱芯片筛选差异筛选结果发现前列腺跨膜蛋白PMEPA1在肿瘤芽细胞和肿瘤细胞中表达均明显上调，且其表达与肿瘤转移、TMN分期和预后有关，推测PMEPA1在结直肠癌上皮细胞间充质转化（EMT）和转移过程中发挥重要作用。在此基础上我们拟通过构建PMEPA1过表达和shRNA载体模型研究其在调控结直肠癌发生发展中的作用，采用免疫共沉淀技术结合CRISPR/Cas9技术研究PMEPA1直接相互作用蛋白及关键位点，明确PMEPA1在结直肠癌中是否依赖雄激素受体（AR）信号通路调控结直肠癌EMT和转移，解决PMEPA1在肿瘤中的双相作用机制等问题。以上机制的阐明可能实现将以PMEPA1的表达和AR活化程度对结直肠癌进行分层进而实现结直肠癌的预防和精准治疗。

结直肠癌是目前高发和致死的恶性肿瘤之一，肿瘤转移是结直肠癌致死的重要原因，但其肿瘤转移的生物学机制仍不清楚，因此肿瘤一旦转移临床上没有很好的治疗措施。前列腺跨膜蛋白基因PMEPA1（prostate transmembrane protein, androgen induced 1）是我们实验室先前用表达谱芯片筛选发现的在结直肠浸润前缘肿瘤芽中高表达的基因。基因定位于20q13.3，编码了一种NEDD4 E3泛素连接蛋白。已有研究发现PMEPA1在多种肿瘤如前列腺癌、肾细胞癌、肺癌、乳腺癌和卵巢癌中异常表达，而且存在PMEPA1在不同肿瘤中表达的功能不一致现象。其表达可能受雄激素、表皮生长因子（EGF）、RAS/ERK、P53突变和TGF-β等多种信号通路调控。然而其在结直肠癌中表达及功能仍不明确。本研究以此为切入点，围绕PMEPA1在结直肠癌中的功能及其分子机制进行系列研究。我们采用RT-PCR和免疫组化的方法检测结直肠癌临床样本，发现PMEPA1在结直肠癌组织中表达明显升高，并且高表达的PMEPA1的病人的预后较差。进一步通过体外实验在PMEPA1高表达的HT29 和SW620细胞系中采用siRNA敲降其表达，结果发现PMEPA1敲降的细胞增殖能力减弱，细胞被阻滞在G1/G2期；并且迁移侵袭能力受到抑制。在HCT116和HCT8细胞系中过表达PMEPA1，发现PMEPA1明显促进结直肠癌细胞增殖、迁移和侵袭。机制研究表明PMEPA1可以通过激活SMAD2/3非经典TGF-β信号通路进一步促进结直肠癌EMT和转移，但PMEPA1促进结直肠癌增殖和转移的功能并不依赖于雄激素受体信号途径。该课题研究阐明了PMEPA1通过非经典TGF-β信号通路促进结直肠癌细胞的增殖和浸润，与结直肠癌的转移和预后相关。这种作用与雄激素受体信号通路无关。PMEPA1可成为诊断和预后候选标志物及治疗靶点有价值进行深入研究和应用开发。