和厚朴酚通过调控EZH2/microRNAs抑制膀胱癌肿瘤干细胞的分子机制研究

Cancer stem cells play important roles in drug resistance, tumor recurrence and metastasis. Polycomb group (PcG) complexes are one of the key epigenetic regulators in the cancer cell stemness maintenance. As one of the major components in PcG complexes, EZH2 is a H3K27 methyl tranferase, responsible for the consequential binding of PRC1 complex to H3K27me3 site, which results in the suppression of target gene expression. Hence, EZH2 is a promising drug target. We found that honokiol, an extract from traditional Chinese medicine, efficiently inhibited bladder cancer proliferation, invasion and cancer cell stemness maintenance, as well as the inhibition of EZH2 acitivty/expression and the reactivation of downstream targets. Therefore, we hypothesize that honokiol can inhibit bladder cancer stemness maintenance through EZH2/microRNA. Moreover, honokiol can enhance the anticancer effects of chemotherapeutic agents.

肿瘤干细胞的存在可能是肿瘤耐药性、肿瘤复发和转移的重要的原因之一。对于维持肿瘤干细胞的干性维持，Polycomb group (PcG)蛋白是一组非常关键的表观遗传调节者。EZH2 是其中重要的H3K27甲基转移酶，负责为随后的PRC1复合物提供甲基识别并结合的位点，这个协同的调控使得受调节的靶基因表达下降，所以EZH2是一个重要的药靶。我们首次发现传统中药厚朴的主要成分和厚朴酚能有效地抑制膀胱癌细胞的增殖、转移和肿瘤干细胞的干性维持。并且和厚朴酚可以抑制EZH2表达和酶活，进而促进受抑制的抑癌microRNA的表达。因此我们假设和厚朴酚通过抑制膀胱癌细胞中EZH2/microRNA改变，破坏膀胱肿瘤干性维持。进一步，和厚朴酚和常规化疗药的联合使用可以增加杀伤肿瘤的效应。

膀胱肿瘤复发率高，且复发后肿瘤恶性程度增高及浸润能力增强，而肿瘤干细胞的存在可能是该特性的重要原因。在在肿瘤干细胞的发生和维持过程中，多梳抑制复合物 （Polycomb Repressive Complexes, PRCs） 介导的组蛋白修饰起重要作用，其中EZH2是PRC的重要组分，可以特异性地提高组蛋白H3K27三甲基化水平，降低基因的转录活性。.miRNA在肿瘤的发生发展过程中起到重要的调控作用，近来发现一些肿瘤抑制性miRNA是EZH2的直接作用靶点。因此EZH2抑制剂可能成为新的抗肿瘤治疗的手段。.一些研究结果显示和厚朴酚具有抗肿瘤作用，可抑制肿瘤血管生成，诱导肿瘤细胞的凋亡。但和厚朴酚在抑制肿瘤中的具体分子机制尚未阐明，对于膀胱癌的作用也未见报道。.我们的体外研究结果表明和厚朴酚在多株人类膀胱细胞株上均可抑制肿瘤细胞的增殖，肿瘤干细胞干性，并可降低其迁移和侵袭能力。随后我们发现，和厚朴酚可通过下调EZH2表达量，下调H3K27三甲基化的水平，且和厚朴酚处理后的肿瘤细胞中，miR-143表达量明显升高。通过在T24和5637细胞株中转染mimic miR-143、并且运用miR-143抑制剂处理肿瘤细胞，我们证实了和厚朴酚是通过miR-143发挥抗肿瘤作用。更重要的是，荧光素酶报告试验证实EZH2可以抑制miR-143的转录活性，且和厚朴酚处理后，miR-143上游启动子结合的EZH2水平下降，该启动子区域组蛋白H3K27三甲基化水平同时降低。综上，和厚朴酚可以在多个人类细胞株中，通过降低EZH2表达量，调控miR-143启动子H3K27me3水平，上调miR-143，发挥其抗肿瘤作用。.除此而外，我们还发现和厚朴酚可以降低膀胱肿瘤细胞上皮细胞间充质转化。该作用是通过调控肿瘤细胞侵袭、浸润相关的基因实现的，包括类固醇受体共激活因子-3（Steroid receptor coactivator-3, SRC-3）及其靶基因MMP-2和Twist1。.最后，我们将T24肿瘤细胞种植至裸鼠皮下并以和厚朴酚处理，证实了和厚朴酚在体内也有较好的抗肿瘤作用，且无明显的毒性作用。.我们的研究结果证实了和厚朴酚在体内体外环境中对膀胱肿瘤均有较强的抑制其增殖、侵袭、转移能力的作用，为治疗复发性膀胱肿瘤提供新的思路。