NSE增强小细胞肺癌干细胞“干性”促进脑转移的作用及分子机制研究

Our previous study demonstrated that there was positive correlation between the serum NSE concentrations and brain metastasis of small cell lung cancer (SCLC) patients. Silence of NSE prevented the migration and epithelial-mesenchymal transition (EMT), and decreased the percentage of ALDH+ cancer stem cells (CSC). CSC was the origin of tumor metastasis. Thus, we hypothesized that NSE could promote the brain metastasis through enhancing stemness of SCLC CSCs. However, there was no report concerning the effect of NSE on CSCs. This project will study the effect of NSE on the stemness of CSC, including self-renewal, tumorigenicity and metastasis. Then we will evaluate whether NSE could enhance the stemness of CSCs through activating PI3K/Akt/mTOR and Wnt/β-catenin pathways and explore the downstream CSC related genes. By establishing brain metastasis mice model, we will explore the chemokines and chemokine receptors which could lead to the brain metastasis of CSCs. By studying the effect and mechanism of NSE-promoted brain metastasis through enhancing ALDH+CSC stemness, it could provide a novel target to specifically target SCLC brain metastasis.

申请人前期研究发现血清NSE水平与小细胞肺癌（SCLC）患者脑转移成正相关；沉默NSE表达能抑制SCLC细胞的侵袭和上皮间质化过程，并下调ALDH+肺癌干细胞（CSC）百分比，CSC是肿瘤转移的根源，我们提出NSE能增强CSC干性作用从而促进SCLC脑转移的假说。目前关于NSE增强CSC干性作用尚不清楚。本课题利用siRNA干扰NSE后，首先明确肿瘤微环境中NSE能增强CSC干性作用（增殖、成瘤性及转移性等）；研究NSE增强CSC干性作用的信号通路（包括PI3K/Akt/mTOR和Wnt/β-catenin）及下游干细胞基因；进一步研究NSE促进CSC发生脑转移的趋化因子/趋化因子受体通路。本课题探索NSE促进SCLC脑转移的新机制，为治疗SCLC脑转移提供新的靶点。

研究背景.肺癌是中国乃至全球癌症发病率和死亡率最高的恶性肿瘤。小细胞肺癌（SCLC）是肺癌中恶性程度最高的肿瘤类型，约占新发肺癌的15%。目前SCLC患者的治疗效果仍然不佳，5年生存率约7%，迫切需要新的有效的治疗策略。肿瘤干细胞较普通肿瘤细胞具有更强的耐药性及自我更新能力，在肿瘤进展中发挥着重要作用。神经元特异性烯醇化酶（NSE）是糖酵解途径中的一种烯醇化酶，常被用于SCLC的辅助诊断、疗效判断和预后监测等方面，但其在SCLC中的功能及作用机制尚不明确。本研究旨在探索NSE在SCLC中的功能及作用机制，为SCLC的治疗提供新的有效的思路和方向。.研究结果.1、.SCLC患者NSE血清浓度水平与肿瘤TNM分期及生存预后的关系：血清NSE浓度高水平(>25 ng/ml)提示较高的远处转移率和肿瘤分期及较短的总生存期，且血清NSE水平是 SCLC 患者不良预后的独立影响因素。.2、.NSE在SCLC细胞中的功能分析：过表达NSE增强SCLC细胞增殖、球状克隆形成能力、迁移性、侵袭性，并促进体内肿瘤的生长和转移。.3、.NSE在SCLC细胞中的作用机制分析：通过RNA-seq分析发现过表达NSE能够影响TGF-β途径。进一步研究发现，过表达NSE通过糖酵解途径下调NBL1的表达，并与NBL1相互作用抑制NBL1对BMP2的竞争性抑制作用，从而激活TGF-β途径，并增强肿瘤细胞“干性”。此外，wnt/β-catenin途径在过表达NSE的SCLC细胞中被激活，从而促进SCLC细胞EMT进行，促进肿瘤转移。.结论. 我们的研究表明过表达NSE能够激活TGF-β和wnt/β-catenin途径，从而增强肿瘤细胞“干性”促进肿瘤细胞转移，进而促进SCLC进展。这为SCLC患者的治疗提供了新的有效的思路及理论依据。