TM4SF1调控Collagen/DDR1信号通路促进乳腺癌转移的机制研究

We have designed a novel gain-of-function screen that uses the mouse as a filter to isolate entities, such as cDNAs, microRNAs, and shRNAs, which promote breast cancer reactivation in the lung. In a subsequent cDNA screen, we identified the atypical tetraspanin TM4SF1(transmembrane 4 L six family member 1) and obtained preliminary evidence suggesting that it promotes metastatic reactivation by coupling the collagen-binding Receptor Tyrosine Kinase (RTK) DDR1 (discoidin domain receptor tyrosine kinase 1) to STAT3.To Elucidate the Mechanism by which the Atypical Tetraspanin TM4SF1 Promotes Metastatic Reactivation. Biochemical methods in combination with silencing and pharmacological inhibition will be used to examine if TM4SF1 promotes reactivation in the lung by activating STAT3 or Notch signaling. We will then examine if TM4SF1 affects cancer stem cell traits and by what mechanism and we will define if its effect is organ-specific by employing mouse models of lung, bone, brain, and liver colonization. Pathological studies and DNA microarray analyses will establish the relevance of TM4SF1 to human breast cancer. Finally, we will evaluate the preclinical efficacy of pharmacological inhibition of DDR1 in MMTV-Neu(YD) mice.

利用乳腺癌向肺转移的动物模型，我们设计了一套高通量，全基因组水平的筛选方法，通过cDNA文库筛选鉴定了四次跨膜蛋白L6家族成员1（TM4SF1）。初步的研究结果表明TM4SF1作为具有酪氨酸蛋白激酶活性的单次跨膜受体1（DDR1）的辅助受体，调控下游的PKC/STAT3信号通路，从而影响乳腺癌向肺组织的转移。在本项研究中我们试图阐明TM4SF1促进乳腺癌转移的分子和细胞机制。首先在分子水平上，STAT3 或Notch信号通路介导 TM4SF1促进乳腺癌转移功能的潜在可能；在细胞水平上， 观察TM4SF1是否调节乳腺癌干细胞的特性。继而利用小鼠乳腺癌向不同组织转移的模型检验TM4SF1促进乳腺癌转移的组织特异性，并在乳腺癌病人的临床病理标本和DNA microarray大规模数据库分析中得到验证。最后，我们将在小鼠乳腺癌模型中进一步评估抑制DDR1酪氨酸蛋白激酶活性的潜在药效。

恶性肿瘤具有无限增殖和转移的生物学特征。转移是肿瘤恶性进展的最后阶段，是导致绝大部分癌症病人死亡的最主要原因。假如没有转移，很多肿瘤可以作为慢性病治疗。获得转移能力是一个复杂的过程。由于缺乏高效的研究策略和精准的动物模型，对此领域的研究进展阻碍巨大，相关生物学基础和分子机制仍然知之甚少。. 我们利用乳腺癌肺转移的动物模型构建了高通量、全基因组水平、在体的筛选系统，寻找与转移直接相关的分子。Coco、TM4SF1、Smyd5、Numb、miR-138、miR-346等促进或抑制转移分子的发现，证明了筛选平台的强大和高效。研究成果以共同通讯作者发表在Proc. Natl. Acad. Sci. USA（2014）。. 基于PNAS研究，进一步的研究证明TM4SF1通过招募PDZ结构域蛋白Syntenin2，介导胶原蛋白受体DDR1到下游PKCα-JAK2-STAT3信号通路，增强下游Sox2、Oct4、Nanog等干性转录因子的表达，进而促进乳腺癌在多个靶器官的转移复发。对临床样本的生物信息分析和病理研究结果证实，非经典DDR1信号通路与乳腺癌病人转移和生存的时间高度相关。研究成果以共同通讯作者发表在Cell（2016）。近来，基于大量研究形成假说：抑制转移微环境的信号，会显著增强化疗和靶向治疗。我们发现的微环境激活的信号通路，是乳腺癌多靶器官转移的新机制，可能是这种协同治疗方法的首要靶点。. 综上所述，近年来我们创建了肿瘤转移在体筛选系统，研发了肿瘤转移小鼠模型。并将高效的研究策略和精准的动物模型，运用到乳腺癌转移研究中，筛选鉴定出关键的信号分子，深入研究和阐明了分子和细胞机制。在研究策略、动物模型和分子机制等方面都取得重要进展。这些研究也为将来临床诊断和治疗提供潜在的分子靶点。