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背景和目的:据报道,2016年美国新发癌症将达到1,685,210,癌症死亡人数将达到595,690。其中前列腺癌(PCa)新发病例将达到180,890人,死亡病例达26,120人,前列腺癌已经成为了美国男性中发病率最高,死亡率第二的恶性肿瘤。 尽管目前治疗局限性前列腺癌已经取得了巨大的进步,包括可以采用外科手术或放射治疗,但是随着病情的进展,疾病最终会进展成转移性的,去势抵抗型前列腺癌(CRPC)。目前对于CRPC没有有效的治疗办法,预后较差。免疫治疗是目前比较理想的治疗手段,主要通过激活病人自身的免疫系统来诱导杀伤肿瘤细胞。但是,免疫治疗急需探寻一个理想的治疗靶点。 Reiter等使用代表性差异分析法(RDA)在LAPC-4移植瘤中评估了多种抗原,确认前列腺癌干细胞抗原(PSCA)具有前列腺特异性,并且在大部分前列腺癌中过表达。PSCA定位在染色体8q24.2,由660bp组成,有一个氨基端和羧基端的糖基磷脂酰肌醇(GPI)序列,以及大量的糖基化位点。许多研究已经证实PSCA与前列腺癌的进展及转移相关,尤其在骨转移中全部呈阳性表达。课题组也发现PSCA的表达与前列腺癌分期,Gleason评分,雄激素抵抗呈正相关。因此,PSCA可能是前列腺癌免疫治疗的一个良好的靶点。 现有的关于PSCA的研究大都集中在研究临床前列腺癌标本与临床分期,病理分级,及预后等的关系方面,而关于PSCA在前列腺癌中的具体的生物学功能,以及PSCA在前列腺癌中的具体作用机制,仍然不清楚。PSCA属于胸腺细胞分化抗原1/淋巴细胞抗原6家族(Thy-1/Ly-6),Thy-1/Ly-6家族的成员功能非常多样,包括T细胞的激活,以及神经系统中的凋亡调节等。 因此,为了研究PSCA在前列腺癌中的生物学功能,并且探讨其影响前列腺癌发生发展的机制,我们课题组首先测定了PSCA在各种前列腺癌细胞株中的表达,然后构建了沉默及过表达PSCA的稳定细胞株,通过体内外实验探讨了PSCA在前列腺癌增殖,迁移及侵袭中的作用及其机制。 方法: 1.qRT-PCR及Western blot检测前列腺癌细胞株中PSCA的表达水平。使用qRT-PCR检测雄激素去势抵抗型前列腺癌细胞株DU145,雄激素依赖型细胞株LNCAP,及正常的前列腺上皮细胞RWPE-1细胞株中PSCA mRNA及蛋白的表达,初步明确各细胞株PSCA的表达水平。 2.构建稳定沉默PSCA及稳定过表达PSCA的细胞株。首先筛选干扰效率最高的干扰序列,包装成慢病毒液,然后病毒液感染DU145细胞株,嘌呤霉素筛选构建稳定沉默 PSCA的 DU145细胞株 DU145 shRNA#1,及稳定转染无关序列的DU145稳定细胞株DU145 scramble。同样,首先合成表达PSCA全长的序列,包装成慢病毒液,病毒液感染LNCAP细胞株,嘌呤霉素筛选构建稳定过表达PSCA的LNCAP细胞株LNCAP PSCA,及对照的空载体LNCAP稳定细胞株LNCAP vector。 3. PSCA对前列腺癌细胞生物学行为的影响。采用已经构建好的稳定沉默 PSCA的 DU145细胞株,及稳定过表达PSCA的LNCAP细胞株,首先进行了体外的MTS和平板克隆形成实验检测前列腺癌细胞的增殖,采用划痕实验,transwell迁移和侵袭实验探讨了PSCA对前列腺癌细胞迁移和侵袭的影响。进一步在体内研究了PSCA对前列腺癌移植瘤生长,转移的影响,我们给SCID鼠接种了稳定沉默PSCA的DU145细胞株及稳定过表达PSCA的LNCAP细胞株,观察移植瘤的体积,重量变化,并且行小鼠的 MRI检测是否发生了侵袭和转移。取下移植瘤组织,行相关指标的 qRT-PCR,WB,及免疫组化的检测。 4. PSCA调控前列腺癌增殖及迁移侵袭的机制。为了进一步探讨PSCA影响前列腺癌增殖,迁移及侵袭的作用机制,我们研究了稳定沉默PSCA的DU145的细胞株和体内移植瘤,及稳定过表达PSCA的LNCAP细胞株和体内移植瘤中PI3K/AKT及MAPK/ERK通路的情况,我们采用了Western blot的方法检测p-AKT,AKT,p-ERK1/2及ERK1/2在各个细胞株及移植瘤中的表达情况。 结果: 1.PSCA表达在DU145中较高,在LNCAP中较低。对前列腺癌细胞株进行了PSCA mRNA及蛋白水平的分析,结果显示雄激素去势抵抗型前列腺癌细胞株DU145的PSCA水平相对较高,而雄激素依赖型细胞株LNCAP水平相对较低,说明了在前列腺癌细胞中,PSCA的表达随雄激素敏感到雄激素抵抗逐渐升高,与我们课题组前期在临床标本中的研究趋势一致。 2.成功构建了下调PSCA的DU145稳定细胞株和上调PSCA的LNCAP稳定细胞株。选取了PSCA水平相对较高的DU145进行下调表达,PSCA水平相对较低的LNCAP进行上调表达,进行稳定细胞株的构建。稳定株PSCA mRNA及蛋白的检测结果证实成功构建了下调PSCA的DU145稳定细胞株和上调PSCA的LNCAP稳定细胞株。 3.PSCA可抑制前列腺癌的增殖,促进前列腺癌的体外迁移侵袭。体内外实验结果表明沉默PSCA后,前列腺癌细胞增殖及体内移植瘤的生长均明显增加,而过表达恰好相反。同时体外实验也证实沉默PSCA后,迁移和侵袭降低,过表达则反之。同时在体内移植瘤实验中,发现各个细胞株均没有发生明显的侵袭和转移,说明了PSCA可抑制前列腺癌癌细胞的增殖和移植瘤的生长,促进前列腺癌体外的迁移和侵袭,PSCA对前列腺癌体内的侵袭和转移需要进一步来研究确认。 4. PSCA通过PI3K/AKT通路减缓前列腺癌的增殖,促进前列腺癌的体外迁移和侵袭。进一步探讨了影响前列腺癌细胞增殖及侵袭转移的机制,我们通过Western blot检测了PI3K/AKT, MAPK/ERK通路,研究发现,无论是体外,还是体内,下调PSCA的表达促进了p-AKT水平的增加,而过表达反之;同时,无论是PSCA敲低的DU145,还是PSCA过表达的LANCP,p-ERK1/2的水平都没有发现明显的差异。结果表明,PSCA可能是通过PI3K/AKT途径抑制增殖,同时促进体外的迁移和侵袭的。PSCA对增殖,迁移和侵袭的影响均与MAPK/ERK无显著性关系。 结论: 1. PSCA抑制前列腺癌细胞的体外增殖和体内移植瘤的生长,同时促进前列腺癌体外迁移和侵袭。 2. PSCA通过 PI3K/AKT调控前列腺细胞的增殖、迁移和侵袭以及移植瘤的生长,不依赖 MAPK/ERK信号通路。