骨基质硬度与整合素β1间物理-生化信号耦合在乳腺癌亲骨转移中的作用及机制研究

乳腺癌骨转移率高达70%，既往研究不能完全解释乳腺癌亲骨转移特性且转移部位好发胸腰椎、股骨干骺端等部位。我们前期发现，乳腺癌细胞在不同硬度基质上增殖能力、黏附能力及力感受器分子整合素β1表达量均有明显差异；而阻断整合素β1表达，细胞在不同硬度基质上生长差异明显减小。提示骨基质硬度是影响乳癌骨转移的重要因素之一，且整合素β1可能参与细胞对基质硬度"识别"过程。免疫共沉淀又发现整合素β1和下游信号分子CASK有结合，结合我们前期首次报道CASK-Id1-E42/E47是调控细胞增殖重要信号通路，因此推测乳腺癌细胞能"识别"骨基质硬度，并将硬度信号通过"整合素β1－CASK"转化为生化信号，影响细胞对基质的黏附。本项目采用生物力学和分子生物学技术相结合，分析适宜乳腺癌细胞生长的骨基质硬度域值；研究"整合素β1－CASK"信号通路参与癌细胞对骨基质硬度"识别"过程，为阐明乳癌骨转移机制提供新思路。

乳腺癌骨转移率高达70%，既往研究不能完全解释乳腺癌亲骨转移特性且转移部位好发胸腰椎、股骨干骺端等部位。我们前期发现，乳腺癌细胞在不同硬度基质上增殖能力、黏附能力及力感受器分子整合素β1表达量均有明显差异；而阻断整合素β1表达，细胞在不同硬度基质上生长差异明显减小。提示骨基质硬度是影响乳癌骨转移的重要因素之一，且整合素β1可能参与细胞对基质硬度“识别”过程。免疫共沉淀又发现整合素β1和下游信号分子CASK有结合，结合我们前期首次报道CASK-Id1-E42/E47是调控细胞增殖重要信号通路，因此推测乳腺癌细胞能“识别”骨基质硬度，并将硬度信号通过“整合素β1－CASK”转化为生化信号，影响细胞对基质的黏附。.我们选用不易发生骨转移的MDA-MB 231人乳腺癌细胞株和易发生骨转移的MCF-7人乳腺癌细胞株，在胞外基质Type I collagen (Col I，骨骼中含量高) 和fibronectin (FN，骨骼含量低)的培养系统，发现Col I对MDA-MB 231的促增殖作用明显，而对MCF-7的促增殖作用较弱，基本排除了骨骼中由于胞外基质的丰富的Col I在促进骨转移中的作用(SCI论文已发表Journal of Medical and Biological Engineering. 2014, 34(1): 62-68.)。.我们进一步分析了不同硬度基质培养下易发生骨转移细胞MCF-7和T47D细胞株在不同硬度基质上的增值能力，发现高硬度基质促进这类乳腺癌细胞增殖能力显著。采用SALIC方法分析我们发现CCTs家族的8个成员在高硬度基质中的表达显著升高。我们采用生物信息学方法分析与CCT结合能力的分子后发现了AIB1（也被称作SRC3）的蛋白在CCT家族活性增加后活性也增强，AIB1参与了ERα调节的靶基因c-myc, cyclin D1和PgR的表达，进而促进了乳腺癌细胞MCF-7和T47D细胞株在高硬度基质上增殖的生物学作用。.总言之，我们的发现证明了ERα-positive阳性乳腺癌细胞喜好在高硬度基质上生长的现象，CCT——AIB1——c-myc, cyclin D1, 和PgR途径的发现从新的角度解释了其嗜骨性转移的分子机制（SCI, Plos One论文已修回）。