COL6A1靶向STAT1及成纤维细胞促进骨肉瘤肺转移的机制研究

Osteosarcoma (OS) is a malignant tumor with high incidence and poor prognosis in adolescents. Distinct metastasis is the main reason for its poor prognosis, but the mechanism has not been fully understood. In our previous study, we screened COL6A1, a OS metastasis-related gene, which is highly expressed in OS tissues and histone acetylation might participate in the expression of COL6A1 in transcriptional regulation. COL6A1 enhances the migration capacity of OS cell lines by repressing STAT1 expression and activation. The OS cell-derived exosomal COL6A1 activated cancer-associated fibroblast (CAF). Therefore, we propose the hypothesis that COL6A1 promotes OS lung metastasis by suppressing STAT1 in OS cells and activating CAF. This project intends to detect the expression and clinical significance of COL6A1 in OS samples and function of COL6A1 in OS cells. Furthermore, we will explore the molecular mechanisms that COL6A1 promotes OS cell migration and invasion by suppressing STAT1 expression and activation. The mechanisms that OS cell-derived exosomal COL6A1 activates CAFs will be discussed. Thus, the project intends to obtain experimental evidence that COL6A1 promotes OS distant metastasis and find new targets for clinical diagnosis and treatment of OS.

骨肉瘤是青少年高发且预后差的恶性肿瘤，远处肺转移是其预后差的主要原因。我们前期筛选出骨肉瘤转移相关基因COL6A1，前期研究表明它在骨肉瘤组织中高表达并与其启动子乙酰化有关，细胞实验提示COL6A1可增强骨肉瘤细胞株迁移能力并抑制STAT1表达；外泌体示踪实验发现它存在于骨肉瘤细胞外泌体中且促进成纤维细胞转化成肿瘤相关成纤维细胞（CAF）；因此我们提出COL6A1靶向STAT1及成纤维细胞促进骨肉瘤肺转移的假说。本项目拟从临床样本、动物模型和细胞系三个层次明确COL6A1在骨肉瘤样本中的表达及其临床意义，探明它靶向STAT1促进骨肉瘤细胞侵袭转移的作用及其分子机制，揭示外泌体COL6A1激活成纤维细胞形成CAF并促进骨肉瘤肺转移的作用及其分子机制；有望获得骨肉瘤转移相关基因COL6A1促进肿瘤远处转移的实验证据，为诠释骨肉瘤发生发展机理及寻找临床诊疗骨肉瘤新靶点提供科学依据和理论基础。

骨肉瘤是青少年较常见的骨源性恶性肿瘤，其恶性程度大，易早期发生肺转移导致预后差。胶原蛋白表达及功能异常是恶性肿瘤发生发展的重要因素。COL6A1是胶原蛋白Ⅵ（COL6）中编辑α链的基因，其高表达于肝癌，胰腺癌等恶性肿瘤中，且与较差预后相关，但是COL6A1在骨肉瘤进展中的作用仍不清楚。我们旨在探讨COL6A1在骨肉瘤细胞迁移和侵袭中的临床意义和生物学功能。我们利用免疫组织化学，qRT-PCR和Western blot法检测了181位骨肉瘤患者样品中COL6A1的表达。进行了染色质免疫沉淀（ChIP）和PCR，以验证p300，c-Jun和COL6A1启动子的调控相互作用。利用细胞模型和动物实验检测COL6A1对骨肉瘤细胞侵袭和迁移功能。进行转录组测序以检测COL6A1的下游通路JAK/STAT，然后进行免疫共沉淀（co-IP），泛素化试验和拯救实验以确定COL6A1以及信号转导和转录激活因子（STAT1）的调节作用。通过细胞共培养和外泌体示踪检测来自骨肉瘤细胞系的外泌体促进骨肉瘤转移的能力。结果表明COL6A1在骨肉瘤组织中特别是在肺转移组织中普遍上调，与预后不良有关。 c-Jun结合的p300增加了H3K27ac在COL6A1基因启动子区域的富集，导致骨肉瘤中COL6A1的上调。COL6A1通过与SOCS5相互作用，从而以泛素化和蛋白酶体降解的方式抑制STAT1的表达和激活促进骨肉瘤细胞迁移和侵袭。最有趣的是，我们发现来自骨肉瘤细胞的外泌体COL6A1通过分泌促炎性细胞因子（包括IL-6和IL-8）将正常的成纤维细胞转化为肿瘤相关的成纤维细胞（CAF）。活化的CAFs可以通过介导TGF-β/ COL6A1信号通路促进骨肉瘤细胞的侵袭和迁移。我们的数据表明，H3K27乙酰化激活的COL6A1的上调通过抑制骨肉瘤细胞中的STAT1途径来促进细胞迁移和侵袭，此外，COL6A1可以包装到骨肉瘤细胞衍生的外泌体中并激活CAF最终促进骨肉瘤转移。本项目拟从临床样本，动物模型和细胞系三个层次明确COL6A1在骨肉瘤细胞侵袭转移的作用并揭示具体机制，为诠释骨肉瘤肺转移的机理及临床诊疗骨肉瘤寻找新靶点提供科学依据和理论基础。