β2肾上腺素受体及其信号通路对肝癌干细胞的调控及机制研究

As the fifth most common solid cancer and the third leading cause of cancer-related mortality worldwide, HCC caused approximately 600,000 deaths yearly.HCC is believed to arise from cancer stem cells (CSCs)/ tumor initiating cells (T-ICs), although pathways that regulate expansion and function of the CSCs remain unclear. The expression of the β2 adrenergic receptor (β2AR) has been reported to be closely correlated with malignant tumors. However, the role of β2AR activation in regulating liver CSCs and its underlying mechanisms are not fully understood.In our previous study, we identified OV6 as a novel liver CSC marker, because OV6+ subpopulation exhibited more tumorigenic, invasive and metastatic potentials in vivo and show a substantial resistance to standard chemotherapy.Additionally, we found that β2AR was preferentially expressed in liver CSCs and selective β2AR antagonist ICI118,551 decreased self-renewal potential, and chemoresistance of HCC cells. In this project, by using molecular and cellular biology methods (spheroid assay, RT-PCR, flowcytometric analysis, NOD/SCID mice tumorigenicity experiments, experimental metastasis model), we will test the effect of activation (isoproterenol stimulation) or inhibition (using specific β2AR inhibitor, ICI118,551, or transfection of siRNA targeting β2AR) of β2AR signaling on function of liver CSCs. Success of the project will contributes to further understanding of HCC progression and metastasis . The importance of β2AR signaling axis also provides important target to develop novel therapeutic agent against liver CSCs.

β2肾上腺素受体（β2AR）及其信号通路在肿瘤预防和治疗研究领域受到越来越多的关注，但其对肝癌、尤其是肝癌干细胞的调控作用仍知之甚少。前期研究中已建立肝癌干细胞研究平台，首次发现了新的肝癌干细胞标志物OV6，详细阐述了OV6+细胞特性，并初步发现肝癌干细胞中β2AR表达水平更高，β2AR特异性抑制剂ICI118,551抑制肝癌细胞增殖和肝癌干细胞的干性、自我更新能力和耐药性。本项目中，一方面，将以原代肝癌标本和人肝癌细胞系为研究对象，从体外（细胞学实验）和体内（动物实验）两个水平详细阐述β2AR及其信号通路对肝癌干细胞自我更新、耐药、成瘤和侵袭等能力的调控作用；另一方面，将深入研究调控的具体作用机制，探索通过抑制β2AR信号通路杀伤肝癌干细胞的有效性。本研究将丰富肝癌干细胞的理论研究，为进一步理解肝细胞癌发生、发展的机制提供线索，有助于为靶向肝癌干细胞的治疗提供具有潜在应用价值的靶点。

越来越多的临床和动物实验证实慢性应激可促进肿瘤生长及进展，但应激诱导的儿茶酚胺的释放及肾上腺素能受体的激活是否促进肝细胞癌的发生及肿瘤的生长仍知之甚少。本项目结合DEN诱导小鼠肝癌模型、肝癌细胞系、临床肝癌样本，一方面研究了ADRB2信号通路对于肝癌发生、肝癌起始细胞特性、肝癌细胞对于索拉非尼敏感性的影响及其作用机制；另一方面探讨了靶向ADRB2（降低ADRB2表达或使用抑制剂）在抑制肝癌、增强其对索拉非尼敏感性方面的作用。项目的重要研究发现包括：（1）肾上腺素处理组小鼠在给予DEN后肝损伤程度明显加重，进而显著地引起DEN诱导的肝癌发生的增加，而给予小鼠注射ADRB2的特异性抑制剂ICI118,551，可完全抑制肾上腺素对DEN诱导的肝癌发展的促进作用；（2）阻滞ADRB2信号通路能够在体外抑制肝癌起始细胞特性，并抑制肝癌细胞的增殖和存活；（3）ADRB2信号通路对自噬具有负向调控的作用，并通过激活Akt及调节Beclin1参与的自噬复合物来发挥作用；（4）ADRB2信号通路激活引起自噬水平下调，使得HIF1A的自噬性降解被抑制，从而使其表达更稳定，并促进了葡萄糖的代谢，因此促进了细胞的生长和存活；（5）常用口服降压药普萘洛尔（β受体阻滞剂）或干扰ADRB2表达可抑制肝癌细胞在体内的生长，增加肝癌对索拉菲尼的药物敏感性；（6）ADRB2在肝癌样本中表达水平越高，患者术后预后越差；并且ADRB2表达水平与HIF1A表达呈正相关。综上所述，本研究首次报道了ADRB2信号通路与细胞自噬之间的关系，表明肝癌微环境中的神经相关因素同样发挥重要作用，可成为肝癌防治中重要的干预靶点。项目开展以来，共发表标注本基金号的SCI论文6篇，总影响因子46.30，其中10分以上论文2篇；本课题共培养博士研究生2名，硕士研究生1名，项目申请人2016年获得国家自然科学基金“优秀青年基金”；参与申请获得2014年上海市自然科学一等奖（第四完成人）；申请专利1项，参编中文专著1部。