Entosis介导cell-in-cell结构形成的分子和细胞学机制研究

Entosis was recently reported as a novel mechanism of cell death, which plays critical roles in tumorigenesis and clonal selection and the like. Up to date, our knowledge on the mechanisms underlying the formation of cell-in-cell structures by entosis is limited. Our latest researches indicated that cell-cell adhesive machinery was one of the key molecular switch controlling the formation of cell-in-cell structures between tumor cells, and the other regulatory mechanisms remained to be explored. In this project proposed, we are planning to first isolate cell clones that are different in their abilities to form cell-in-cell structures from parental cell lines that are intact in the expression of cell-cell adhesive molecules, and then screen for candidate genes that might participate in the formation of entotic cell-in-cell formation by correlative expression profile analysis. Afterwards, functional assays together with time-lapse microscopy were employed to identify the key molecules that regulate cell-in-cell formation by entosis. Our long-term goal is to promote cancer treatment by providing novel therapeutic targets that affect entotic cell death.

Entosis是近年发现的一种新的细胞死亡方式，在肿瘤生长、克隆选择等过程中发挥重要作用，但目前人们对由entosis介导的cell-in-cell结构形成机制认知有限。我们前期的研究表明粘附分子是调节肿瘤细胞间cell-in-cell结构形成的重要分子开关之一，同时还存在其他调节机制有待揭示。本研究中，我们拟首先在粘附分子完整的细胞中建立具有不同cell-in-cell结构形成能力的细胞克隆株，进而通过基因表达谱与表型相关分析筛选候选基因，进一步通过系列功能实验以及动态显微成像等技术系统鉴定调控entosis介导的cell-in-cell结构形成的关键分子和细胞学机制，为靶向entosis干预肿瘤发生、发展提供新的靶点和实验室依据。

本研究在粘附分子完整的细胞中建立具有不同cell-in-cell结构形成能力的细胞克隆株，通过基因表达谱和表型相关分析筛选候选基因。通过系列功能实验以及动态显微成像等技术系统成功对其中的一部分候选基因调控entosis介导的cell-in-cell结构形成的细胞学和分子学机制进行解析。研究结果不仅揭示了entosis与肿瘤发生、临床病人预后之间的相关性，并且进一步拓展了entosis的病理学和生理学功能。完成了项目既定的所有科学目标，发表标注SCI研究论文11篇，合计影响因子>77.5，其中影响因子>10的论文有3篇，5<影响因子<10 的有5篇，影响因子<5 的有3篇，单篇最高影响因子13.493，超额完成既定目标（发表国际 SCI 论文2-3篇，合计影响因子>10，其中影响因子>5至少1篇，其他研究论文若干）。.本研究的目的是：利用成熟的高通量差异表达分析方法（芯片或 NGS）对所建立的独特的同源（isogenic）细胞株进行系统分析，解析调控 entosis介导的cell-in-cell结构形成的分子和细胞学机制，一方面为进一步探讨entosis的生物学功能、建立相应动物模型奠定遗传学基础，另一方面为靶向entosis 进行疾病（如肿瘤）干预提供新的靶点和思路。研究结果显示：（1）通过表型差异结合表达谱分析的方法进行两轮的系统性筛选，在第一轮筛选中，通过对4种cell-in-cell形成率不同的乳腺癌细胞系进行表达谱分析，获得62个差异表达基因；在此基础上进行为了提高基因筛选通量和精准度，选择遗传背景相近的12株同源（isogenic）细胞株开展了第二轮筛选，得到另一组与cell-in-cell 结构形成密切相关的基因；（2）第一轮筛选出的基因IL-8能够通过影响 P-cadherin/γ-catenin介导的细胞粘附促进同质cell-in-cell结构形成；而基因PCDH7则通过与PP1α相互作用通过影响细胞间粘附连接和肌动球蛋白收缩两个要素达到抑制同质cell-in-cell结构形成的目的；（3）vinculin分子富集的着力环是除细胞间粘附连接和肌动球蛋白收缩之外调控entotic cell-in-cell结构形成的第三要素；（4）病理研究显示，在乳腺癌中高频同质cell-in-cell结构检出率与病人的良好预后正相关。