同济教授发现多个介导乳腺癌向肺转移的基因和microRNAs
11月5日，美国科学院院刊«PNAS»(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）在线发表我校生命科学与技术学院（东方医院、转化医学高等研究院）高华教授研究组和美国斯隆癌症研究中心（Memorial SloanKetteringCancer Center）Filippo G. Giancotti教授研究组合作完成的题为“Forward genetic screens in mice uncover mediators and suppressors of metastatic reactivation”的研究论文。该文利用乳腺癌转移复发的小鼠模型，通过高通量、全基因组水平的筛选，寻找到了一些与肿瘤转移复发直接相关的基因和microRNAs。
肿瘤转移是多于90％癌症病人死亡的原因。在临床上表现为，癌症病人经过手术、化疗、放疗，可有效遏制原发肿瘤的发展，甚至于原发肿瘤消失。但是3－5年内，病人身体内残存的、处于潜伏状态的肿瘤细胞就会转移复发，导致病人死亡。虽然肿瘤转移对于肿瘤病人的生存至关重要，但是对于肿瘤细胞如何从原发位转移到其它致命器官的研究却非常少，对于其在细胞和分子水平机理的了解也很贫乏。目前关于肿瘤转移的研究主要有两种策略。一种是用遗传学的方法，在小鼠体内改变某个特定基因的功能，或者先在细胞内对其进行遗传学的改变，然后将细胞移植进入小鼠体内。另一种是基因组学的方法，例如二代测序、DNA microarray技术，或比较基因组杂交技术(aCGH)，来获得一些候选基因，然后进一步在合适的动物模型中验证它们的功能。尽管这些方法已经获得了很多的成功，但是它们却非常费时费力，而且找出的基因也不确定与肿瘤转移直接相关，很多的候选基因可能只是一个伴随现象。
利用乳腺癌向肺转移的肿瘤潜伏的动物模型，高华教授研究组设计了一套高通量、全基因组水平、大规模的筛选模型，来寻找与肿瘤潜伏直接相关的cDNAs和microRNAs。研究组用肺转移的小鼠乳腺癌细胞系，构建以逆转录病毒为载体的cDNA文库，然后将cDNA文库或者microRNA文库的逆转录病毒感染入低转移的小鼠乳腺癌细胞系中，并将感染后的肿瘤细胞注射到小鼠体内。最后分离出获得了肺转移功能的低转移细胞，找出在其中表达的来自于cDNA或者microRNA文库的序列，并且进一步验证候选基因的功能，寻找它影响肿瘤潜伏的细胞和分子水平的机制。通过这个方法，高华教授研究组找到了诱发乳腺癌细胞在肺组织转移复发的基因和microRNAs。相反的，为了寻找抑制乳腺癌细胞在肺组织转移复发的基因，研究组筛选了以逆转录病毒为载体的shRNA文库。Coco,TM4SF1,miR-138,miR-346,Smyd5 and Numb等等抑制或促进乳腺癌，向肺组织转移潜伏分子的发现，证明了这种筛选方式的强大和有效。最后，分子机制方面的研究也表明，表达Coco或TM4SF1和抑制Numb所诱发的肿瘤转移起始细胞从潜伏状态转变为激活状态，是通过调控BMP,Notch和STAT3信号通路，实际上这些信号通路在正常和肿瘤干细胞的自我更新中都扮演着非常重要的角色。
初步的研究结果证明通过高华教授研究组的大规模筛选系统所得到的促进增殖或促进潜伏的单个基因，它们所调控的信号通路，实际在正常干细胞中也起着非常重要的作用。进一步，在小鼠模型中机制的研究将会验证这个假说。最后在临床病人样品上的研究将会在特异性的分子调控机制和特异性的肿瘤病人群体之间建立一种相关性，为未来的分子诊断和新的治疗干预提供有效的目标分子。
该研究工作得到国家自然科学基金和上海高校特聘教授（东方学者）的支持。
相关链接： http://www.pnas.org/content/early/2014/11/05/1403234111.abstract