对小分子化合物vacuolin-1抗侵袭/迁移的作用机制及其抗肿瘤转移能力的研究

Currently, over 30 preclinical or clinical trials on anti-cancer ability of chloroquine (CQ), an autophagy inhibitor, are ongoing. Yet, majority of the autophagy inhibitors, like CQ, lack specificity, or potency, or both. To search for potent and specific autophagy modulators, we developed a high throughput fluorescence imaging-based assay to screen compounds affecting autophagy in HeLa cells. We found that the small chemical vacuolin-1 potently and reversibly inhibits autophagy progression by activating RAB5A. Vacuolin-1 treatment also results in a defect in general endosomal-lysosomal degradation. As expected, vacuolin-1 markedly inhibits the colony formation and migration of tumor cells in vitro. Preliminary study further showed that vacuolin-1 significantly inhibits tumor progression in xenograft mouse model but showed little acute toxicity in mice. In this proposal, we aim to further dissect the molecular mechanisms underlying the anti-metastasis effects of vacuolin-1 in human lung carcinoma and examine the effects of vacuolin-1 on metastasis and tumor seeding in xenograft mouse model. It is expected that vacuolin-1 should provide a novel therapeutic strategy for fighting cancers.

目前, 超过30个临床试验正在评估自噬抑制剂氯喹的抗癌能力。然而，大多数的自噬抑制剂缺乏特异性或抗肿瘤活性。我们先前的研究发现小分子化合物vacuolin-1通过激活RAB5A强效且可逆的抑制自噬，并且还导致内含体-溶酶体降解通路的缺陷。初步的研究结果显示，vacuolin-1能显著抑制多种肿瘤细胞的侵袭和迁移，并在异种移植小鼠模型中显著抑制肿瘤的进展, 但未在小鼠中产生急性毒性。因此，本项目以人肺癌细胞为主要研究对象，深入探究vacuolin-1抗侵袭/迁移的作用机制，并揭示这种作用机制是否与其对细胞自噬与内吞作用的阻断有关。此外，基于实验裸鼠模型，我们还进一步评估vacuolin-1对肿瘤转移的抑制作用从而确定它作为一种新型抗肿瘤转移药物的潜在可能性。本项研究将为进一步寻找在肿瘤转移过程中起作用的可能分子及其信号通路奠定了基础，同时还能为抗肿瘤转移药物的研发提供新的思路或作用靶点。

目前，超过30个临床试验正在评估自噬抑制剂氯喹的抗癌能力。然而，氯喹以及大多数其他自噬抑制剂抗肿瘤效力不足或缺乏特异性，并会导致严重的副作用。因此，研究和开发其他更有效和特异的自噬抑制剂或将提供一种新型有效的抗癌疗法。我们先前利用高通量荧光成像检测筛选发现了小分子化合物vacuolin-1这一新型自噬抑制剂。在本项目中我们发现vacoulin-1在体外能有效的抑制多种肿瘤细胞的侵袭/迁移，且vacuolin-1抗侵袭/迁移的能力仅有部分通过RAB5A（一种小GTP酶蛋白）介导。细胞学实验证明vacuolin-1能阻断整合素（integrin）在细胞内的转运、粘着斑（FA）的解聚、降低粘着斑激酶（FAK）在Y397位点上的磷酸化水平以及抑制肿瘤细胞上皮间质转化（EMT）。在动物实验中我们进一步证明vacuolin-1显著抑制肺癌干细胞（LCSCs）在裸鼠上的肿瘤接种能力并减慢其异种移植肿瘤的进展，同时也能大幅的降低肺癌干细胞及多种乳腺癌细胞的肺部转移。综上所述，本项目的研究发现vacuolin-1有潜力成为一种新型抗肿瘤转移药物，并用体内外实验揭示了vacoulin-1抗肿瘤转移的分子机理，同时本研究也为其他抗肿瘤转移药物的研发提供了新的思路和治疗靶点。