miR-324-5p/PTPN18/c-Met/FZD8信号轴作为口腔鳞癌干细胞治疗靶点的实验研究

Molecular targeting of cancer stem cells (CSCs) has emerged as a hot topic in translational medicine. With the support of National Natural Science Foundation for Youths, we have verified that the tyrosine kinase receptor c-Met could serve as a novel CSC marker in human oral squamous cell carcinoma (OSCC). Furthermore, we demonstrated that the activation of FZD8-mediated Wnt/β-catenin signaling is indispensible for the c-Met-maintained self-renewal in OSCC CSCs. On the basis of these previous studies, the present study will identify and characterize the CSC-dependent key molecules and signalling pathways through next-generation sequencing and the following in-vitro and in-vivo functional studies, which is expected to clearly elucidate the regulatory mechanism of c-Met in the maintenance of OSCC CSCs. At last, we will define whether these key signaling molecules may comprise an effective target for OSCC CSC-directed therapy by means of patient-derived tumor xenografts (PDX) in both neo-adjuvant and adjuvant tumor settings. These proposed studies may lead to the development of novel therapeutic strategies to target CSCs for the therapy of human OSCC.

癌干细胞的靶向治疗是当前转化医学研究的热点。申请者在国家青年自然科学基金的支持下，进行了酪氨酸激酶类受体c-Met调控口腔鳞癌干细胞的初步研究，相关结果已发表在《Cancer Research》。在前期研究的基础上，本项目将继续以“c-Met调控口腔鳞癌干细胞”为切入点，利用新一代高通量测序方法筛选与口腔鳞癌干细胞特性相关的关键分子及信号通路，通过体内外功能实验进行验证，明确口腔鳞癌干细胞的分子调控机制，从中寻找可干预靶点；并将借助口腔鳞癌病人源性移植瘤（Patient-derived tumor xenografts, PDX）模型分别从“肿瘤新辅助化疗设置”及“辅助化疗设置”中的治疗效应来探讨候选分子的重要通路作为口腔鳞癌干细胞治疗靶点的可行性。本项目有望通过对口腔鳞癌干细胞调控机制的进一步研究来发掘和验证可干预的靶点，为制定以癌干细胞为靶标的治疗策略提供理论依据及实践基础。

包括口腔鳞癌在内的头颈部恶性肿瘤靶向治疗策略严重匮乏甚至存在空白。本项目拟选用高通量转录组测序筛选口腔鳞癌自我更新特性的关键分子，明确其分子调控机制，通过各种临床前模型的治疗效应来鉴定候选分子作为口腔鳞癌治疗靶点的可行性。在基金支持下，我们产生了如下重要结果及关键数据：（1）完成多种组学高通量策略描绘头颈鳞癌基因组、转录组、蛋白组、翻译后修饰磷酸化蛋白组的整合图谱，系统性挖掘头颈鳞癌生物标志物，并结合本基金关注的磷酸酶研究方向，深入探索功能性分子尤其是磷酸酶和蛋白激酶在头颈鳞癌中的表达与分布，揭示磷酸酶和蛋白激酶在头颈鳞癌中成为药物靶点或治疗靶点的潜力。（2）我们构建了头颈肿瘤异种移植模型PDX队列及相应2D/3D细胞系PDC/PDO模型，建立了头颈鳞癌各种转移模型，并搭建了反映实体肿瘤不同节点时空演进过程的数据库，以此开展了肿瘤异质性（包括癌干细胞异质性）研究，开展了分子分型PDX模型靶点治疗试验。（3）我们构建了“基于CRISPR/Cas9条件性磷酸酶基因敲除小鼠模型”并结合蛋白质结构分析进行了分子机制研究。我们发现PTPN18可抑制多个受体酪氨酸激酶(RTKs)活化，PTPN18缺乏会导致多个受体酪氨酸激酶异常激活，PTPN18独特的蛋白结构特征可抑制受体下游的磷酸化网络，并抑制其介导的细胞生长和迁移。本研究开发一种有效靶向头颈癌的治疗策略，该策略基于PTPN18缺陷的头颈癌进行RTK联合抑制。研究中我们利用病人来源的移植瘤（PDX）和病人来源的细胞系（PDC）进行体内体外的药效实验，结果显示与单一药物相比，联合用药可显著抑制肿瘤细胞增殖和体内生长，在PTPN18表达较高的PDC和PDX中联合用药的治疗效果显著降低。此外，磷酸酶PTPN18 可与酪氨酸激酶c-Met 发生直接作用，磷酸酶PTPN18驱动了肿瘤细胞耐药及干细胞特性形成。本项目为头颈部恶性肿瘤的靶向治疗策略及制定以癌干细胞为靶标的肿瘤治疗策略提供了理论依据及实践基础。