MNK-eIF4E轴调控MET促进β-catenin/ALDH1A1募集维持鼻咽癌干性的机制研究

Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is a common malignancy in southern China. Lymphatic metastasis and therapeutic resistance limit the improvement of prognosis of NPC. Cancer stem cells may well be the root of poor prognosis in NPC. Previous studies found that the MNK-eIF4E axis and the β-catenin/ALDH1A1 axis were upregulated in CD133/CD44/Oct-4 overexpressed NPC tissues and promoted occurrence of proliferation and metastasis in NPC. Further studies on the underlying mechanisms suggested that eIF4E phosphorylation mediated phosphorylation of β-catenin at Tyr654 in an MET-dependent manner, phosphorylated-eIF4E upregulated β-catenin activity in requirement of presence of MET，and targeting the MNK-eIF4E axis inhibited expression of both MET and β-catenin/ALDH1A1. Supplemented by the literature, we assume that aberrant activation of MNK-eIF4E axis upregulates the translation of MET, which promotes β-catenin nuclear translocation to elevate the expression of downstream effector molecule ALDH1A1 maintaining characteristics of self-renewal and differentiation in NPC stem cells. This project intends to clarify the scientific hypothesis from the aspects of phenotype and mechanism through clinical, cellular and animal levels, and aims to find a new target for the effective treatment of NPC.

鼻咽癌是我国南方常见恶性肿瘤。淋巴结转移和治疗抵抗是阻碍鼻咽癌疗效提升的瓶颈，而鼻咽癌干细胞是其预后不良的主要原因。我们前期研究发现MNK-eIF4E和β-catenin-ALDH1A1信号轴在CD133/CD44/Oct-4高表达的鼻咽癌中表达上调，并促进鼻咽癌增殖和转移；MNK-eIF4E轴依赖MET磷酸化β-catenin的Tyr654位点，p-eIF4E上调β-catenin转录活性也需MET，靶向MNK-eIF4E轴同时抑制MET和β-catenin/ALDH1A1。基于上述工作结合文献，提出如下科学假说：鼻咽癌中MNK-eIF4E轴的异常活化激活MET翻译，促进β-catenin核转位，上调下游效应分子ALDH1A1，维持鼻咽癌干细胞自我更新和分化，进而影响鼻咽癌干性。本项目拟用临床样本、细胞和动物模型从表型和机制两方面阐明这一科学假说。为鼻咽癌寻找新治疗靶点提供理论依据。

醛脱氢酶1 (ALDH1)属于醛脱氢酶超家族，ALDH1A1为ALDH1异构体中的一种。在肿瘤中，ALDH1A1表达增加的患者预后较差，在体外水平与肿瘤恶性生物学行为有关，并且在体内也表现出显著的致瘤性。基于非特异性ALDH抑制剂和siRNA沉默技术的研究表明，ALDH1A1不仅是癌症干细胞的生物标志物和预后的预测因子，而且在癌症干细胞和肿瘤的病理生理过程中也起着重要作用。因此抑制ALDH1A1的活性可能为许多疾病提供新的治疗选择，包括癌症。在本研究中主要针对了ALDH1A1在包括鼻咽癌在内的多种肿瘤中的表达动态变化及致瘤作用进行了研究，并引入了ALDH1A1抑制剂，观察其对鼻咽癌的抑制和治疗作用。研究发现：①ALDH1A1在多种肿瘤中mRNA水平下调，并与抑制性免疫浸润微环境负相关。这提示我们ALDH1A1水平下降，促进较多MDSC细胞的浸润，可能参与了肿瘤的发生。②接着，以头颈鳞癌为例发现在具有较低的癌细胞分化程度和较高临床分期的患者中，其组织中ALDH1A1的表达水平逐步回升；当患者接受放射治疗后，ALDH1A1的水平亦上调；具有较高的ALDH1A1水平的患者具有较短的无病生存期。③由于放射治疗是鼻咽癌的一线治疗策略，并且鼻咽癌组织中具有较丰富的浸润免疫细胞，这提示鼻咽癌中ALDH1A1的表达可能与肿瘤的发生发展更密切。发现在鼻咽癌组织中ALDH1A1的mRNA及蛋白水平均下调。但在较高的临床分期中，ALDH1A1的表达水平上调，并与鼻咽癌的不良预后相关。④当使用ALDH1A1抑制剂NCT-501探究其对鼻咽癌的治疗价值，发现其能有效抑制鼻咽癌细胞的增殖、干细胞成球能力及迁移和侵袭能力。⑤当在SUNE1细胞株中，使用β-Catenin抑制剂XAV-939抑制β-Catenin的活性发现其能抑制ALDH1A1的mRNA水平和蛋白表达水平。因此我们推测在鼻咽癌演进时，Wnt/β-catenin 信号通路的异常激活可能与ALDH1A1的表达水平相关。同时在实施本项目的研究过程中，我们还发现了多个鼻咽癌靶向治疗的潜在靶点，如HSP90、HIF-1a、PD-L1、p-S6和Y-box结合蛋白-1（YB1）。随着更准确的放射治疗技术，鼻咽癌的局部和区域肿瘤控制得到改善，而转移扩散管理需要新的治疗选择。本项目的研究将为鼻咽癌的有效治疗供新的分子靶点。