盐霉素通过阻断Wnt信号通路参与杀伤乳腺癌干细胞的作用机制

Breast cancer is the most common form of cancer in women. The breast cancer stem cells have been isolated from human breast cancer tissue. These cells are resistant to conventional chemotherapy and radiotherapy, and are able to spread and regenerate tumors, leading to cancer recurrence and metastasis. Salinomycin, a highly selective potassium ionophore, is the first drug reported to act as a selective breast cancer stem cell inhibitor. It kills breast cancer stem cells at least 100 times more effective than paclitaxel in mice. However, the precise mechanism by which salinomycin interferes with cancer stem cell survival remains unclear. Our previous studies have identified salinomycin as a novel inhibitor of Wnt signaling. It blocks the phosphorylation of the Wnt co-receptor LRP6, and induces its degradation. In this proposal, we will characterize the Wnt inhibitory function of salinomycin and identify the molecular mechanisms by which salinomycin inhibits the Wnt/beta-catenin signaling cascade in breast cancer cells.Using MMTV-Wnt1 transgenic mouse model we will directly test the Wnt inhibitory function of salinomycin in vivo，and assess the efficacy of salinomycin on Wnt-driven breast cancer. Furthermore, we will isolate breast cancer stem cells from MMTV-Wnt1 transgenic mouse. These cells will be employed to test the effect of salinomycin on Wnt signaling, sphere formation and tumorigenesis. Successful execution of this project will provide direct evidence whether salinomycin kills breast cancer stem cells through antagonism of the Wnt signaling pathway. This study may identify a novel therapeutic target for treatment of breast cancer and open new avenues for the development of drugs which inhibit cancer stem cells.

乳腺癌已经成为全球女性发病率最高的恶性肿瘤，在乳腺癌中存在一小部分肿瘤干细胞，可能是导致肿瘤复发和转移的根源，盐霉素是第一个肿瘤干细胞抑制剂，其作用机理目前并不清楚，我们以前的工作发现盐霉素能够抑制Wnt信号通路，但盐霉素的Wnt抑制功能是否在杀伤肿瘤干细胞中起关键作用迄今不甚明了。本项目首先研究在乳腺癌细胞中，盐霉素抑制Wnt信号通路的分子机理，继而利用MMTV-Wnt1转基因小鼠模型，观察盐霉素是否能够阻断Wnt1诱导的乳腺癌的发生；并进一步从MMTV-Wnt1转基因小鼠模型中，分离乳腺癌干细胞，研究盐霉素对这些细胞中Wnt信号通路的影响，以及盐霉素是否能够降低这些乳腺癌干细胞的致瘤能力。这项研究将揭示盐霉素抑制乳腺癌干细胞的分子机理，并为盐霉素的Wnt抑制活性在杀伤乳腺癌干细胞中的作用提供最直接的实验证据，这将为研发新一代的肿瘤干细胞抑制剂提供新的手段和思路。

Wnt 信号通路在肿瘤的发生和发展过程中发挥重要作用，与肿瘤的转移和预后密切相关。目前，还没有靶向Wnt信号通路的药物在临床上用于治疗肿瘤。在本项目的资助下，我们研究了盐霉素、灵菌红素、哇巴因等3种化合物抑制Wnt信号通路的分子机制。.盐霉素是第一个肿瘤干细胞抑制剂，其作用机理目前并不清楚，我们以前的工作发现盐霉素能够抑制Wnt 信号通路上游LRP6的磷酸化。但是结直肠癌中APC或/和β-catenin容易突变，Wnt信号通路的转录活性不受上游信号的调控。研究发现盐霉素能在结直肠癌细胞中直接抑制β-catenin和TCF的相互作用，进而抑制Wnt靶基因的转录，从而抑制结肠癌细胞的增殖和肿瘤干细胞微球体的形成。在APCmin/+转基因小鼠和结直肠癌PDX小鼠模型中，盐霉素都能抑制结直肠癌肿瘤的发生和发展。.灵菌红素作为一种新型抗肿瘤药物，其作用机理还不甚清楚。我们首次报道了灵菌红素和其类似物奥巴克拉能够在纳摩尔浓度下强有力地抑制Wnt信号通路，在乳腺癌细胞中抑制Wnt信号通路受体蛋白LRP6和衔接蛋白DVL的磷酸化，同时能够活化GSK3β，导致下游转录激活因子β-catenin的降解，从而阻断Wnt信号通路靶基因Cyclin D1的转录。在乳腺癌移植瘤模型和Wnt驱动的小鼠乳腺癌模型中，灵菌红素通过阻断Wnt信号通路，抑制肿瘤的生长。.哇巴因是一种强心苷类药物，也具有抗肿瘤活性，但其作用机制不甚明了。在肿瘤细胞中，哇巴因有效地降低磷酸化LRP6、总LRP6、活化β-catenin和总β-catenin的蛋白水平。另外，哇巴因还可有效地抑制Wnt信号通路靶基因的表达。进一步研究发现哇巴因对肿瘤细胞具有明显的杀伤活性，并能够诱导其凋亡。.这些结果揭示盐霉素、灵菌红素及哇巴因具有治疗由Wnt通路异常驱动的恶性肿瘤的潜力。

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