Notch1通過上調(diào)MCAM-CD146表達促進乳腺癌上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及化療耐藥的機制研究.pdf

1、目前，乳腺癌已成為影響全球女性健康和生活質(zhì)量最常見的惡性腫瘤。腫瘤細胞對放化療抵抗和發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移是乳腺癌復發(fā)，以及最終導致死亡的重要原因。研究認為，發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵起始步驟。EMT過程往往伴隨著遷移、侵襲能力以及細胞干性的增強，且對放化療的敏感性下降。近來的研究顯示，Notch信號通路和惡性黑色素瘤粘附分子（MCAM/CD146）均與乳腺癌EMT關(guān)系密切，然而，在乳腺癌中，兩者之間是否存在調(diào)控關(guān)系，尚未明確。本

2、研究旨在通過分子機制、細胞功能、動物實驗及臨床意義等不同層面探索乳腺癌中Notch信號通路與 MCAM/CD146的調(diào)控關(guān)系，以及對乳腺癌細胞 EMT，遷移，浸潤，增殖和對順鉑敏感性等一系列功能的影響。
　　首先，在不同的乳腺癌細胞系中分析 Notch1，2，3，4和 MCAM及主要 EMT標記物E-cadherin及Vimentin的表達及定位情況。采用實時定量多聚酶鏈反應（RT-PCR）和蛋白免疫印跡（Western-blot

3、）的方法分析雌激素受體-α（ERα）陽性的管腔上皮分子亞型（luminnal subtype）細胞系MCF7，T47D，HER-2亞型細胞系SKBR3，以及雌激素受體-α（ERα）陰性的基底樣分子亞型（basal-like subtype）乳腺癌細胞系MDA-MB-231和BT549中Notch1，2，3，4和MCAM的表達情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論在mRNA還是蛋白水平，Notch1和Notch2在ERα陰性細胞系DA-MB-231、BT5

4、49和ERα陽性細胞系T47D， MCF7中均有表達，而且差異不明顯。Notch3在ERα陽性細胞系T47D，MCF7中表達較高，而在ERα陰性的乳腺癌細胞系MDA-MB-231、BT549和SKBR3中，Notch3表達水平相對較低。Notch4和MCAM在ERα陰性的乳腺癌細胞系SKBR3、BT549、MDA-MB-231中高表達，而在ERα陽性細胞系MCF7，T47D中表達水平相應較低。通過免疫熒光的方法分析MDA-MB-231和

5、MCF7中Notch1，2，3，4和MCAM的表達，結(jié)果顯示Notch1，2，3，4在細胞中的定位主要在細胞核，而MCAM的表達主要位于細胞膜，細胞漿中也有少部分表達。
　　接著，分析乳腺癌細胞中Notch1，2，3，4和MCAM是否存在調(diào)控關(guān)系。利用 RNA干擾技術(shù)，在乳腺癌細胞株 MDA-MB-231中沉默內(nèi)源性的 Notch1，2，3，4的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Notch1的表達水平顯著下降后，MCAM的表達也出現(xiàn)同樣的下降趨勢。

6、而過表達 Notch1后，MCAM的表達相應的上升。該結(jié)果表明，在乳腺癌細胞中，Notch1對MCAM有正向調(diào)控的作用，這種調(diào)控關(guān)系在mRNA水平與蛋白水平的變化趨勢一致。
　　進一步分析了MCAM的啟動子，發(fā)現(xiàn)其序列上有2個Notch1對下游基因調(diào)控的核心序列（CSL binding element），分別位于MCAM啟動子轉(zhuǎn)錄起始位點上游的-3500bp和-477bp的位置。通過染色質(zhì)免疫共沉淀（ChIP）實驗，證實了Notc

7、h1可直接結(jié)合MCAM的啟動子區(qū)，并且通過凝膠電泳遷移實驗（EMSA），明確含有CSL binding site的MCAM啟動子在體外能與 Notch1結(jié)合。雙熒光報告基因?qū)嶒炦M一步證實，乳腺癌細胞中Notch1-ICD能夠驅(qū)動MCAM啟動子的活性，而這種調(diào)控效應是通過結(jié)合在MCAM啟動子上CSL binding site核心序列起作用的。
　　近期乳腺癌的研究中提示，Notch1和MCAM均有獨立促進EMT的作用。因此，進一步通

8、過挽救實驗，分析 MCAM是否在 Notch1調(diào)控 EMT過程中起介導作用。在MDA-MB-231細胞系和BT549細胞系中分別沉默Notch1，或是沉默Notch1的基礎(chǔ)上再過表達外源性MCAM，并與對照處理的MDA-MB-231細胞系和BT549比較，通過蛋白免疫印跡、浸潤、遷移和克隆形成實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這兩種細胞系中，Notch1表達降低后，MCAM的表達也下降，間質(zhì)細胞標志Vimentin表達也相應降低，而腔上皮細胞標志E-c

9、adherin的表達則上升，細胞的遷移、浸潤和克隆形成能力明顯下降；重新過表達外源性MCAM的表達后，Vimentin的表達隨之上升，E-cadherin表達則下降，細胞遷移、浸潤和克隆形成能力增強。上述結(jié)果說明，乳腺癌細胞株中，抑制Notch1/MCAM信號通路可以抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，降低乳腺癌細胞的遷移、浸潤和增殖潛能。基于細胞水平研究的結(jié)果，我們進一步建立裸鼠異體原位移植瘤模型，也同樣證明在裸鼠體內(nèi)， Notch1/MCAM信號通路

10、可以影響乳腺癌細胞成瘤能力。
　　另外，檢測到順鉑耐藥乳腺癌細胞株（DDP-R-MDA-MB-231）中 Notch1和MCAM的mRNA和蛋白表達水平明顯高于野生型（MDA-MB-231）的表達。通過細胞耐藥實驗，進一步證明，抑制Notch1/MCAM信號通路能降低乳腺癌細胞對順鉑的耐藥，其機制可能部分通過影響AKT信號通路的活性。
　　采用TCGA（the Cancer Genome Atlas）數(shù)據(jù)庫中人乳腺癌組織標本

11、進行關(guān)聯(lián)性分析，結(jié)果顯示，Notch1和MCAM的mRNA表達水平高度正相關(guān)，即Notch1高表達， MCAM也高表達。而且，Notch1和MCAM在ERα陰性或basal-like亞型乳腺癌組織中的表達水平均顯著高于 ERα陰性或 basal-like亞型乳腺癌組織。我們用免疫組織化學（IHC）方法檢測52例三陰性乳腺癌標本中Notch1和MCAM的表達狀況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)， Notch1和MCAM兩者之間的表達水平也呈高度正相關(guān)，與TCG

12、A數(shù)據(jù)庫的分析結(jié)果一致。我們利用Kaplan-Meier plotter臨床基因芯片數(shù)據(jù)庫對乳腺癌患者進行預后分析發(fā)現(xiàn)，基底樣分子亞型乳腺癌患者中，Notch1和MCAM的mRNA表達高低均與無復發(fā)生存率顯著（RFS）相關(guān)。Notch1或MCAM mRNA表達水平高的患者，RFS較短。而且，接受過化療的basal-like分子亞型乳腺癌患者，Notch1或MCAM mRNA高表達，其無復發(fā)生存率均更短。
　　綜上所述，本研究的一系

13、列結(jié)果說明，不同分子亞型的乳腺癌細胞中Notch1均高表達， MCAM則主要高表達于 ERa陰性的乳腺癌細胞中。在 ERa陰性的乳腺癌細胞MDA-MB-231和BT549中，Notch1能夠通過直接轉(zhuǎn)錄上調(diào)MCAM的表達而促進上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換。抑制Notch1/MCAM信號通路能夠降低乳腺癌的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)換，抑制遷移，浸潤和增殖，并增強乳腺癌細胞對順鉑化療的敏感性。乳腺癌患者 Notch1和 MCAM表達水平高，其預后差，并可能對化療產(chǎn)生耐藥