HDGF与融合蛋白EWS-FLI1协同作用的机制及其在Ewing肉瘤发生中的意义

Ewing sarcoma (ES) can originate from human bone marrow mesenchymal stem cells (hMSCs), but the “initial events” that leads to ES development has remained partially understood. Our previous studies demonstrated that HDGF acts as an oncogenic factor that promotes the growth and metastasis of ES. Our preliminary data showed that HDGF promotes the vicious transformation of hMSCs in vitro, and what is more, the co-expression of HDGF and EWS-FLI1 results in a change in hMSCs phenotype towards one that is similar to Ewing sarcoma cells, suggesting that HDGF could play an important role in the malignant transformation of hMSCs, facilitated by EWS-FLI1 to initiate ES development. Meanwhile, we found that HDGF can up-regulate the expression of EWS-FLI1 and may act in synergy with EWS-FLI1 to enhance the activity of AP-1. Building on these findings, this project aims to elucidate, through ex vivo cellular experiments, in vivo animal studies as well as clinical biopsy samples, the molecular mechanism and biological function through which HDGF and EWS-FLI1 act via the activation of the downstream AP-1 signaling pathway to advance the cellular transformation of hMSCs. This project would provide experimental basis for seeking new therapeutic strategy targeting tumor stem cells.

Ewing肉瘤可起源于人骨髓间充质干细胞hMSCs，但hMSCs如何转化为Ewing肉瘤迄今未明。前期我们报道：HDGF为致瘤因子，促进Ewing肉瘤生长及转移。近期预实验发现：HDGF可促进hMSCs体外恶性转化，而HDGF与融合蛋白EWS-FLI1共表达则进一步使hMSCs呈现近似Ewing肉瘤的表型，提示HDGF在hMSCs恶变过程起重要作用，并可能协同EWS-FLI1促进Ewing肉瘤发生；同时，我们发现HDGF可上调EWS-FLI1表达，并可能与EWS-FLI1协同增强恶性转化因子AP-1的活性。本项目将在前期研究基础上，从细胞、动物水平，并结合临床样本，深入探明HDGF与EWS-FLI1协同调控AP-1信号通路促进hMSCs恶性转化的分子机制及生物学功能，为寻找新型靶向肿瘤干细胞治疗策略提供实验依据。

尤文肉瘤（ES）是高度侵袭性儿童肿瘤，可起源于人骨髓间充质干细胞（hMSCs），其发病机制迄今未明。转移性ES患者的预后差，目前临床亟需有效的干预靶点。EWS-FLI1融合基因的形成是Ewing肉瘤的遗传学特征，我们的研究发现，在hMSCs中，EWS-FLI1的外源性表达可上调HDGF，而HDGF又反馈促进EWS-FLI1表达。功能上，HDGF可协同EWS-FLI1促进hMSCs增殖，HDGF的下调显著削弱EWS-FLI1的促增殖效应。此外，HDGF的靶基因ALCAM在hMSCs中的表达显著高于ES细胞系，当hMSCs中HDGF过表达后，ALCAM基因表达被抑制。我们进一步研究发现，HDGF能促进ES细胞体外侵袭及体内转移，且HDGF高表达的患者其无转移生存率显著降低。机制上，HDGF调控多种转移相关基因，其中ALCAM是ES中HDGF的重要靶点，我们的研究首次揭示其作为ES中一种新的转移抑制因子。我们证实，HDGF转录下调ALCAM基因的表达，进而诱导下游效应因子Rho GTPases（Rac1和Cdc42）的表达及激活，并促进F-actin组装、肌动蛋白细胞骨架重塑和细胞-基质黏附，从而增强ES细胞体外侵袭及迁移，而抑制ALCAM和激活Rac1/Cdc42是HDGF体外促转移功能所必需的。我们的研究定义了一条新的通路——HDGF-ALCAM-Rac1/Cdc42，并明确了HDGF对侵袭-转移级联的早期事件——局部侵袭过程的影响。此外，小鼠实验性转移模型的研究结果提示HDGF也可影响ES转移的后期限速步骤。在小鼠原位移植瘤和转移瘤样本以及人ES肿瘤样本中，HDGF、ALCAM、Rac1及Cdc42的表达水平之间存在固有关联，而基于HDGF和ALCAM联合表达水平的新型分层系统具有强大预测价值，显然，在肿瘤中具有高HDGF/低ALCAM表达的ES患者群体其无转移生存率最低。基于以上研究结果，靶向HDGF-ALCAM-GTPases通路可望作为抗ES转移的可行策略。