H2S调控hEAG1钾离子通道的分子机制及在胃癌中的功能研究

Identifications of the new molecular targets and drugs show the clinical significance for precision treatment of gastric cancer. Evidence of the ability of the gasotransmitter hydrogen sulfide (H2S) and human ether-a-go-go channel (hEAG1) to serve as a regulator of development and progression of gastric cancer, such as, H2S can restrict the proliferation and invasion of gastric cancer which promotes a therapeutic application of H2S donor against gastric cancer, and hEAG1 has been considered as a preferential therapeutic target in hEAG1-expressing cancer types, but the regulatory role of H2S on hEAG1 is unknown. The aims of this study were to investigate the effect of H2S on the current of hEAG1 and identify H2S interaction site(s) by using patch clamp and mutation research, and choose the human gastric cancer tissue and SGC-7901 cells as the models to detect the hEAG1, CBS and CSE proteins in human gastric cancer, analysis the relationship between the expression of those proteins and clinicopathologic features, dissect the impact of physiology process of gastric cancer caused by H2S regulation on hEAG1 and understand the molecular mechanism of hEAG1 regulation by H2S. Our investigation will prove new theoretical ideas and open opportunities for identification of the new H2S molecular target for gastric cancer therapy, understanding the roles of H2S and hEAG1 in gastric cancer, designing H2S donors as the new anti-gastric cancer drugs and turning hEAG1 into true clinically useful gastric cancer target.

寻找胃癌分子靶点和开发新的胃癌靶向抑制剂对实现胃癌的精准治疗具有重要的临床意义。研究发现H2S能够抑制胃癌细胞的增殖，具有开发成新的抗癌药物的巨大潜力，但其抑瘤机制并不清楚。临床组织病理检测发现潜在的肿瘤治疗靶点hEAG1 K+ 通道也在胃癌中高表达。但是，H2S能否调节hEAG1，尚未见报道。本项目将应用电生理记录技术、分子突变等技术研究H2S对hEAG1的表达和功能影响并寻找它们的相互作用位点，并以胃癌组织和胃癌细胞系为模型，考察H2S合成酶和hEAG1在胃癌组织中的表达是否关联，阐明H2S调节hEAG1的生理学功能，探索H2S功能性调节hEAG1的潜在分子生物学机制。本研究为寻找H2S的潜在抑癌分子靶点、理解H2S的抑癌机制和进一步开发以H2S供体为药物先导物的胃癌治疗打下理论基础。同时对于理解EAG的调控功能和设计以EAG作为新的胃癌治疗靶标提供可能性。

胃癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，由于缺乏特异性的治疗靶点，目前胃癌的防治策略十分缺乏，因此寻找新的胃癌分子靶点实现胃癌的分子靶向治疗是当前胃癌基础和临床研究中最关切的方向之一。EAG钾离子通道被发现在多种肿瘤中表达并参与肿瘤的形成和转移，抑制该通道的功能是治疗EAG阳性表达肿瘤的潜在途径。我们的临床组织病理检测发现hEAG1在人胃癌中高表达，且与病人的临床预后密切相关，但他们如何影响胃癌及其作用机制不清楚。通过敲除内源表达hEAG1胃癌细胞为模型，我们发现hEAG1并不影响胃癌细胞的增殖，但可促进胃癌细胞的转移。通过构建CRISPR Cas-9敲除hEAG1的稳定胃癌细胞株为模型，我们发现hEAG1的敲除可抑制细胞程序性死亡-配体1（PD-L1）的表达，这表明胃癌中高表达的hEAG1可能通过影响胃癌细胞PD-L1的表达从而改变其免疫抑制微环境来影响胃癌的发生发展。硫化氢（H2S）作为一种具有生物活性的气体递质广泛存在于哺乳动物细胞和组织中，研究发现H2S在胃癌细胞中扮演着重要的抗肿瘤角色，具有开发成为新的抗癌药物的巨大潜力。H2S抑癌机制尚未阐明，而hEAG1作为肿瘤潜在的治疗靶点，是否是H2S的一个潜在抑癌分子靶点，以及H2S能否调节hEAG1，尚未见报道。我们的电生理实验发现，H2S能够显著抑制hEAG1的电流，表明H2S能够直接调控hEAG1的电生理活性，提示hEAG1是H2S的一个潜在作用靶标。本研究探索了hEAG1对胃癌细胞的功能影响，并验证了其实H2S的一个潜在抑癌靶点，并初步探讨了hEAG1可能通过影响胃癌的免疫抑制微环境来影响胃癌的恶性进展，这些研究对于阐明hEAG1在胃癌中新的功能，据此寻找抑制胃癌转移新的靶点和开发以hEAG1为靶点的H2S供体胃癌治疗药物提供了理论支持。