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研究背景和目的:乳腺癌是女性发生率最高的恶性肿瘤之一,年发病人数和死亡人数位居女性肿瘤死亡的首位。据统计,60%到75%的乳腺癌转移发生于骨转移。当骨转移发生时,疾病进入无法治愈的阶段,中位生存时间仅为2年,5年生存率为20%。然而目前乳腺癌发生骨转移的机制尚未完全阐明,如何有效地遏制乳腺癌转移仍为世界性难题。前期研究中,我们通过乳腺癌基因芯片并结合文献发现着丝粒蛋白F(The Centromere Protein F,CENPF)在乳腺癌组织中高表达,并与不良预后相关。目前尚未有研究表明CENPF与乳腺癌骨转移相关。因此,本研究将验证CENPF在乳腺癌原发灶、骨转移灶、肺转移灶及正常乳腺组织的表达情况,并进一步探讨CENPF通过激活PI3K-AKT-mTORC1信号传导的能力来调节甲状旁腺激素相关肽(PTHrP)的分泌的分子机制,为预测和防治乳腺癌的骨转移提供新的治疗思路。研究方法:1、利用ONCOMINE数据库及免疫组化,比较CENPF在乳腺癌和正常组织中的表达。2、使用 GEO(the Gene Expression Omnibus)数据库和 Kaplan Meier-plotter数据库分析CENPF的表达与预后的相关性。3、利用GEO数据库,比较CENPF在乳腺癌原发灶,肺转移灶和骨转移灶中的表达。4、构建乳腺癌原位模型、骨转移模型、肺转移模型,免疫组化验证原位灶、骨转移灶以及肺转移灶中CENPF的表达水平。5、利用基因集富集分析(GSEA)预测CENPF促进乳腺癌骨转移的机制,并通过western blot验证这一机制。研究结果1、CENPF在乳腺癌和肺癌中高表达:(1)利用Oncomine数据库对CENPF在乳腺癌组织以及肺癌组织的表达进行分析,发现与乳腺正常组织比较,乳腺癌组织中CENPF的表达明显上调。同时在肺癌组织中,CENPF的表达也明显上调;(2)利用免疫组化检测了 CENPF在60例乳腺癌石蜡组织中的表达,结果进一步证实了与正常乳腺组织(20/60,33.3%)相比,CENPF在乳腺癌组织中表达更高水平(42/60,70%)。2、CENPF高表达与乳腺癌的不良预后有关:利用公共数据库Kaplan Meier-plotter和GEO数据库的基因芯片对总生存期和无复发生存期分析,发现高表达CENPF组的总生存期和无复发生存期更短。3、骨转移灶中CENPF表达量高于原位灶以及其他转移器官:(1)利用GSE2034(包括180个无转移乳腺癌组织,69个乳腺癌骨转移灶和37个乳腺癌其他转移器官)以及GDS5306(包括19对脑转移组织以及匹配的乳腺癌原位组织)进行分析,发现CENPF在骨转移灶中的表达高于原位灶与其他器官转移灶,但原位灶和其他器官转移灶之间没有差异;(2)通过构建乳腺癌原位模型、肺转移模型、骨转移模型,结果显示与原位灶和肺转移灶相比,CENPF在骨转移灶中表达更高。然而,在原位灶和肺转移灶之间未观察到显着差异。4、CENPF通过激活PI3K-AKT-mTORC1信号通路来调节甲状旁腺激素相关肽(PTHrP)的分泌:(1)利用GSE2034基因芯片进行基因集富集分析(GSEA),发现高表达CENPF组与PI3K-AKT-mTORC1信号通路存在显着相关性;(2)通过 western blot,发现 CENPF 沉默后,P13K-AKT-mTORC1 信号通路的激活被显着抑制,同时PTHrP的表达也被抑制;(3)通过查阅文献发现,mTORC1的激活能够促进PTHrP的分泌,进而激活破骨细胞,改变骨微环境,为乳腺癌细胞定植到骨创造了一个有利的条件。(4)利用动物模型及免疫组化发现,PTHrP在骨转移灶的表达明显高于原位灶及肺转移灶。结论1、CENPF在乳腺癌和肺癌中高表达,并且CENPF高表达与乳腺癌不良预后相关;2、CENPF在乳腺癌骨转移灶中的表达量高于原发灶以及其他转移器官;3、CENPF通过激活PI3K-AKT-mTORC 1信号通路来调节甲状旁腺激素相关肽(PTHrP)的分泌,进而激活破骨细胞,改变骨微环境,为乳腺癌细胞定植到骨创造了一个有利的条件。