MTSS1靶向HK2调控有氧糖酵解影响乳腺癌转移的机制研究

Breast cancer is one of common malignant tumor with a serve harm to female health and its incidence is in the first place of female cancers. Complication caused by the invasion and migration is one of the leading cause of death in patients with breast cancer. Tumor metastasis suppressor gene MTSS1 can regulate a variety of tumor cell invasion and migration, but the mechanism is not clear. Studies show that aerobic glycolysis can mediate tumor metastasis. But there is unclear of tumor aerobic glycolysis involved in the MTSS1 regulation. Our previous studies have found that high expression of MTSS1 could significantly reduce aerobic glycolysis of breast cancer cells and decrease the activity of the aerobic glycolysis key limit enzyme hexokinase HK2. It indicated that MTSS1 may involve in aerobic glycolysis of tumor via HK2 kinase, further affect breast cancer metastasis. Based on the previous research, this project intends to clarify MTSS1 regulates the glycolysis and metastasis of breast cancer through inhibiting the activity of HK2 kinase from the cellular, molecular and animal level and clear the mechanism of MTSS1 in regulating cancer metastasis, which can be used as new potential target for treatment of breast cancer.

乳腺癌是一种严重威胁女性健康的恶性肿瘤，居女性癌症发病率首位。侵袭和迁移引起的并发症是引起乳腺癌患者死亡的主要原因之一。肿瘤转移抑制基因MTSS1可以调控多种肿瘤细胞的侵袭和迁移，但其机制尚不明了。研究显示，肿瘤细胞有氧糖酵解可以介导肿瘤转移，但有氧糖酵解是否参与了MTSS1对肿瘤转移调控尚不清楚。我们前期研究发现高表达MTSS1可以明显降低乳腺癌细胞有氧糖酵解，同时可引起有氧糖酵解关键限速酶己糖激酶HK2活性降低，提示MTSS1可能通过HK2激酶调控肿瘤有氧糖酵解，从而影响乳腺癌转移。本项目拟在前期研究基础上，从细胞、分子和动物层面阐明MTSS1通过抑制HK2激酶活性调控乳腺癌细胞有氧糖酵解及转移过程，明确MTSS1调控癌症转移的作用机制，为治疗乳腺癌提供新的潜在靶点。

乳腺癌是世界范围内女性发病率最高的恶性肿瘤，我国乳腺癌的发病率不仅处于女性癌症发病率首位，并呈现出逐渐上升趋势，其死亡率居女性癌症相关死亡第6位，严重影响女性健康和生命质量。转移是导致乳腺癌患者死亡的主要因素，因此如何有效的防控乳腺癌的转移是提高患者生存率的关键。肿瘤转移抑制基因MTSS1在多种转移性恶性肿瘤中低表达，但是其调控机制还不是很清楚。通过前期文献的查阅和预实验，项目将有氧糖酵解引入到MTSS1调控机制中。. 研究从细胞层面，检测葡萄糖摄取、乳酸生成、激酶活性检测和葡萄糖代谢PCR array等方面明确MTSS1对乳腺癌细胞有氧糖酵解的影响和HK2激酶在MTSS1调控糖酵解和肿瘤细胞迁移和侵袭中的作用。从分子层面，通过免疫共沉淀，线粒体蛋白提取等方面明确MTSS1调控HK2从而影响乳腺癌细胞有氧糖酵解的机制，明确了MTSS1通过竞争性的结合HK2从而抑制了有氧糖酵解的发生。从动物层面，通过建立乳腺癌转移模型，明确有氧糖酵解在MTSS1抑制肿瘤转移中的作用。. 研究结果发现，表达MTSS1可以明显的抑制乳腺癌细胞有氧糖酵解的水平，通过激酶检测实验发现，MTSS1主要影响了己糖激酶的活性，而对磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶活性并没有明显的影响。进一步实验发现激酶HK2参与了MTSS1对乳腺癌细胞有氧糖酵解的影响，免疫共沉淀结果发现MTSS1可以靶向结合HK2从而降低了HK2线粒体的定位，抑制有氧糖酵解的发生。通过建立HK2敲除细胞系和利用糖酵解以及HK2激酶抑制剂发现，抑制乳腺癌细胞有氧糖酵解和HK2水平可以明显的缓解MTSS1对乳腺癌细胞迁移和侵袭的抑制作用，通过体内动物实验进一步验证了抑制有氧糖酵解可以明显的降低MTSS1的肿瘤转移抑制作用。结果提示了，MTSS1可以参与调控乳腺癌细胞有氧糖酵解过程，同时有氧糖酵解参与了MTSS1对乳腺癌转移的调控。. 研究为明确转移抑制基因分子MTSS1调控肿瘤细胞有氧糖酵解和转移的机制提供了新的理论方向，也为临床靶向MTSS1和有氧糖酵解控制乳腺癌的转移提供了新的策略，为有效的提高乳腺癌患者的生存率提供一定的理论和实验依据。