论文部分内容阅读
目的:雄激素剥夺治疗(androgen deprivation therapy,ADT)是前列腺癌(prostate cancer,PCa)一线治疗策略的重要组成部分,然而经ADT治疗的晚期前列腺癌患者中很大一部分会复发并持续发展为致命性的转移性去势抵抗性前列腺癌(metastatic castration-resistant prostate cancer,m CRPC)。因此,早期识别并阻断这种不良进展是目前临床上亟待解决的难题。研究表明浸润于肿瘤微环境中的髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells,MDSCs)在前列腺癌的恶性进展中起到推波助澜的作用,但其调控CRPC的具体分子机制尚待进一步研究。本课题从免疫学角度出发,通过探究m CRPC肿瘤微环境中异常聚集的MDSCs驱动前列腺癌发生去势抵抗和转移过程中Wnt/PCP的具体参与机制,为临床诊断及控制此类难治性疾病提供一个全新的分子标志物和治疗思路。方法:(1)利用TCGA数据库分析PCa组织中CXCL5、CXCR2的拷贝数变异(copy number variation,CNV)对患者生存率的影响以及二者表达量与肿瘤激素敏感性的关系;然后对收集的前列腺增生(Benign prostatic hyperplasia,BPH)、原发性前列腺癌(Primary prostate cancer,PPC)及去势抵抗性前列腺癌(CRPC)患者的组织标本分别利用免疫组织化学实验(IHC)及组织免疫荧光技术检测CXCL5、CXCR2的表达量及MDSCs的浸润情况。(2)收集培养MDSCs的活化条件培养基培养PCa细胞,并在相差显微镜下观察细胞突起的变化;利用划痕实验、Transwell迁移实验检测细胞迁移能力;3-D培养后,相差显微镜观察细胞变化;建立裸鼠血道转移模型,利用活体成像技术观察各组转移情况,而后通过IHC观察并分析肺部结节数及结节平均面积。相同条件下,利用克隆形成实验、Ki-67检测细胞增殖能力变化;RT-PCR检测AR信号通路的激活状态;建立裸鼠人源肿瘤细胞系异种移植(CDX)模型后观察并记录瘤体大小,检测瘤组织中Ki-67以分析其增殖活性。(3)在ACM诱导的22RV1细胞中敲低突起调节因子Smurf1/2(PCP的关键调节分子)及PCP核心组分后观察细胞突起活性及细胞迁移能力的变化。(4)利用TCGA数据库分别分析Wnt/PCP模型中的主要受体在PCa中的CNV、对生存率的影响及与抗雄药物治疗的关系;TCGA及GEO数据库用以进一步分析FZD6在CRPC及PPC组织中的mRNA表达量及与AR的相关性;RT-PCR分析受体FZD对AR通路激活及AR-V7表达的影响;锚定起主导作用的受体分子后,IHC分析其在BPH、PPC及CRPC组织中的相对表达量及其与临床参数的相关性。(5)PCa细胞以慢病毒靶向敲低FZD6并筛选稳定株,体外去势培养前提下,Ki-67、克隆形成、流式细胞术、3-D培养、裸鼠异种移植瘤实验检测对体内外细胞增殖能力的影响;划痕实验、Transwell迁移实验,鬼笔环肽(Phalloidin)染色、裸鼠血道模型建立后活体成像及肺组织IHC实验检测细胞在体内外迁移能力的变化。(6)以抑制剂LGK-974分别处理MDSCs及ACM状态下的22RV1细胞后,检测细胞迁移及增殖能力的变化;继而分别敲低Wnt5a/Wnt11后检测细胞迁移能力及AR通路的激活状况;在22RV1细胞利用HA标记的Wnt5a重组蛋白处理22RV1细胞后,IP实验分析是否存在Wnt自分泌现象;利用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)观察骨架蛋白的排列变化及Wnt5a与FZD6的结合。(7)ACM诱导稳定敲低FZD6的22RV1细胞,western blot(wb)实验检测CAMKⅡ/STAT3/RORγ/AR及Rho A相关蛋白表达,验证该通路在MDSCs触发的m CRPC过程中发挥作用;体外去势培养前提下,以MDSCs、卡博替尼(Cabozantinib)、重组IL-23及LGK-974分别及联合作用于MDSCs细胞或22RV1细胞,wb检测上述蛋白分子的表达,验证MDSCs分泌的IL-23在m CRPC的驱动中起调控作用;将裸鼠血道转移模型及CDX模型随机分为对照组、恩杂鲁胺(Enza)口服灌胃组、LGK-974腹腔注射组及联用组并检测肿瘤转移及增殖、凋亡能力的差异。(8)收集临床患者的抗凝血标本,分离血浆,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测IL-23浓度,绘制受试者工作曲线(ROC)并分析曲线下面积(AUC),计算IL-23作为CRPC诊断标志物的cut-off值;分析IL-23水平与临床参数之间的关系,并在细胞水平进一步证实其在该调控中起到的推动作用,为CRPC诊断和预后监测提供一个有潜在诊断价值的生物学标志物。结果:(1)TCGA数据库分析发现PCa组织中CXCL5和CXCR2的拷贝数均增高且伴随多器官转移及患者总体生存率(OS)、无病生存率(DFS)降低,但二者拷贝数在激素敏感性前列腺癌中未发生变化;IHC结果提示相较于BPH和PPC,CRPC组织中CXCL5和CXCR2水平显著增高;组织免疫荧光提示CRPC组织中含大量MDSCs浸润。(2)常规2-D及基质胶3-D培养条件下,ACM诱导的前列腺癌细胞突起数量均明显增多;细胞迁移能力显著增强;活体成像结果提示在裸鼠血道转移模型建立后第六周MDSCs共注射组转移灶数量明显增多且存在多器官转移,IHC提示共注射组肺部结节明显增多且病灶面积明显增大。克隆形成、Ki-67结果提示体外ACM诱导组前列腺癌细胞增殖能力增强;细胞3-D培养及CDX模型中,MDSCs同样可促使前列腺癌细胞生长和增殖;RT-PCR结果显示MDSCs可诱导激活22RV1细胞的AR信号通路。(3)22RV1细胞中敲低Smurf1/2可抑制ACM引起的突起形成,细胞迁移能力也相应减弱;敲低PCP核心组分后细胞突起活性及细胞迁移能力显著受抑制,其中敲低FZD6组差异最为显著。(4)TCGA数据库分析基因拷贝数发现受体FZD6在前列腺癌中的增高最为显著,生存率分析发现相比于DFS,OS受CNV的影响更显著,且抗雄药物暴露组FZD6的m RNA水平增高;TCGA及GEO数据库分析一致地发现CRPC组织中FZD6的m RNA表达量显著增高并与AR扩增呈正相关;RT-PCR结果显示在22RV1细胞中敲低FZD3/6/7均可对AR通路激活及AR-V7表达产生影响,但以FZD6影响最为显著;IHC显示FZD6在PPC和CRPC组织中表达出现增高趋势,但在CRPC组织中显著增高,且FZD6的阳性表达与CRPC患者的Gleason评分和骨转移呈正相关。(5)Ki-67、克隆形成实验、流式细胞术证实敲低FZD6可抑制细胞增殖、促进其凋亡,裸鼠CDX模型表明稳定敲低FZD6可在体内抑制前列腺癌增殖;划痕实验、Transwell迁移实验及鬼笔环肽染色结果显示敲低FZD6可显著抑制PCa迁移能力,裸鼠活体成像及肺组织IHC结果表明FZD6可在体内抑制PCa的迁移能力。(6)MDSCs几乎不表达Wnt5a和Wnt11,以LGK-974处理MDSCs,ACM状态下22RV1细胞的迁移及增殖能力未发生明显变化;然而直接向ACM诱导的22RV1细胞中加入LGK-974可显著抑制癌细胞的迁移和增殖;敲低Wnt5a后细胞的迁移活力及AR通路激活受抑制,而敲低Wnt11抑制现象不明显;IP实验分析发现ACM诱导的22RV1细胞存在Wnt5a自分泌增强;LSCM表明ACM诱导可改变细胞骨架蛋白分布,促进Wnt5a与FZD6的结合共定位。(7)在经ACM诱导的22RV1细胞中稳定敲低FZD6后CAMKⅡ/p-STAT3Y705/RORγ/AR及Rho A相关蛋白表达下调,阐明了该通路在MDSCs触发的Wnt/PCP调控m CRPC中起作用;以MDSCs、Cabozantinib、重组IL-23及LGK-974处理细胞后的wb结果提示MDSCs分泌的IL-23在m CRPC的驱动中起调控作用;动物实验发现与单用Enza或LGK-974相比,二者联用组更显著地抑制了PCa的转移及增殖能力并加速了肿瘤凋亡。(8)ELISA实验结果表明CRPC患者血浆中IL-23水平显著升高且cut-off值高于PPC,统计分析发现CRPC患者血浆IL-23水平与患者的Gleason评分和骨转移呈正相关;细胞实验进一步阐明了IL-23作为中间介质通过影响AR通路的异常激活和骨架重排而导致22RV1细胞增殖加快、迁移增强。结论:本课题从免疫学角度出发,探讨了CRPC中异常聚集的免疫抑制细胞MDSCs通过分泌IL-23促进前列腺癌细胞自分泌Wnt5a,后者与FZD6结合后一方面通过CAMKⅡ/p-STAT3/RORγ轴促使AR信号通路异常激活,另一方面介导Rho A相关的细胞骨架重排,导致肿瘤进一步发展为转移性去势抵抗性前列腺癌。