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（一）立项依据与研究内容

研究意义

恶性肿瘤已成为中国城市和农村居民的第一位死亡原因。

它带来了沉重的社会和经济负担。

前列腺癌是欧美男性中最常见的恶性肿瘤，在肿瘤相关的致死率中居第二位[1]。

我国前列腺癌的发病率和死亡率虽低于欧美国家，但近年来呈现快速上升趋势[2]。

多数前列腺癌患者确诊时已发生转移或进入晚期，80％以上的前列腺癌晚期患者在临床上使用雄激素阻断治疗后效果尚可，但经历18-24个月的缓解期后，大部分的前列腺癌最终都会进展为转移性去势抵抗性前列腺癌（metastaticcastration-resistantprostatecancer,mCRPC）[3]。

高转移率及去势治疗后的高复发率是前列腺癌的重要临床特征。

转移复发已成为制约前列腺癌患者长期生存、提高远期疗效的瓶颈，也是攻克前列腺癌的关键。

因此，阐明前列腺癌转移的分子机制，寻找有效的预测复发转移指标和积极的抗复发转移干预措施成为进一步提高前列腺癌治疗效果的关键。

此课题将充分利用现代生物学技术，揭示炎症因子与定位于亚细胞器高尔基体相关蛋白之间的相互关系，并明确这种调控关系在前列腺癌复发和转移中的功能作用和分子机制。

我们的研究成果不仅有利于揭示前列腺癌转移的分子生物学机制，而且可能提供临床分子靶向治疗的新方法。

国内外研究现状和发展动态分析

目前我国前列腺癌的病死率居高不下，临床通常采用手术、放疗、内分泌、化疗等手段治疗，但对降低患者的病死率仍没有根本性突破，最重要的原因之一是前列腺癌细胞的再生复发能力和侵袭转移能力十分强大。

因此，如果能阐明肿瘤细胞复发和转移机制，将对于前列腺癌的临床治疗具有十分重大的意义。

已经知道炎症趋化因子在前列腺癌的进展中具有重要意义，白介素-6（Interleukin-6,IL-6）同样参与了肿瘤的发展和转移，它可以诱导良性的前列腺细胞致瘤，并进一步进展为侵袭性的表现型[4]。

IL-6在前列腺癌自然进程中的作用引起了我们的关注。

IL-6是一种具有多功能的生物活性多肽物质，主要来源于单核巨噬细胞，部分来自于T、B淋巴细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞，某些肿瘤细胞也能产生IL-6。

人IL-6基因位于7号染色体，长约5kb，有5个外显子和4个内含子，mRNA长约1.3kb。

我们前期工作通过研究证实IL-6在前列腺癌中表达明显高于增生组织和正常前列腺组织，增生组织与正常前列腺组织之间无明显差异。

激素非依赖性前列腺癌细胞DU145中IL-6呈强阳性表达，而激素依赖性前列腺癌细胞LNCaP中IL-6呈弱阳性。

晚期转移性前列腺癌患者血浆中IL-6水平相对于早期或者健康个体的水平明显升高。

除此之外，其他研究也证实mCRPC组织中IL-6表达明显升高，前列腺癌更容易转移至淋巴结、骨等IL-6含量比较丰富的组织，IL-6表达与前列腺癌分化程度及分期密切相关[5]。

总的来说，升高的IL-6水平与致死性表现型的前列腺癌相关。

这表明IL-6是前列腺癌转移直至mCRPC阶段的重要因素。

IL-6与mCRPC之间关系值得我们关注。

CRPC形成重要原因是雄激素受体（AR）的功能异常活化。

IL-6与体内雄激素呈负相关，去势后雄激素下降，IL-6升高。

最新研究显示IL-6刺激PSA及AR的mRNA使癌细胞增长，可在无雄激素条件下直接刺激AR及其DNA结合区的雄激素反应元件，使AR活性增强，促使癌细胞生长[6]。

IL-6是除雄激素外唯一能强烈刺激AR的因子。

可见IL-6在CRPC进展过程中发挥重要作用。

IL-6可能通过配体非依赖方式激活AR，IL-6介导的AR激活是前列腺癌进展中的重要机制。

IL-6与其受体IL-6R/gp130结合产生二聚化引发细胞内信号传导，通过JAK/STAT信号通路，MAPK信号通路和PI3K信号通路中的各个因子，通过调控肿瘤细胞周期，调节癌基因的表达，促进肿瘤血管的生长，促进肿瘤的侵袭转移等机制对肿瘤发挥作用[7]。

为此针对IL-6这一靶点，有可能探索出一种有效治疗前列腺癌的新途径[8]。

阻断IL-6/gp130或采用IL-6单克隆抗体，从而抑制肿瘤生长[9]。

抗IL-6抗体可增强化疗药物对前列腺癌细胞的细胞毒作用。

IL-6还可作为CRPC患者应用受体酪氨酸激酶抑制剂耐药标志物[10]。

尽管IL-6是前列腺癌转移或CRPC进展的促进因子，与前列腺癌的预后有关。

但考虑到IL-6介导CRPC转移分子机制复杂性和抗IL-6抗体应用于临床去势治疗患者的局限性[7]，仍然需要我们进一步研究IL-6在前列腺癌中可能存在的相互调节作用及相关分子机制。

课题组前期采用组织芯片技术及功能学实验发现高尔基磷酸化蛋白2（Golgiphosphoprotein2,GOLPH2）在前列腺癌转移进程中发挥重要作用。

GOLPH2又称GOLPH2或GP73，是一种新型上皮细胞特异性跨膜蛋白，其相对分子质量为73000。

GOLPH2编码基因位于人第9号染色体9q21.33，长约3100bp（NM_016548.3）或3092bp（NM_177937.2），内含1206bp的开放阅读框，可编码402个氨基酸。

Gong等[11]克隆一个2599bp的GOLPH2启动子片段，发现它可以维持上皮细胞的特异性。

在正常状态下，GOLPH2是一个完整的膜蛋白，锚定于高尔基体顺面和内侧高尔基体囊泡上，主要由胞内、跨膜和胞外区域构成。

GOLPH2N-末端简短，是带有1个信号肽剪切位点的单跨膜区，易于N-联糖基化；C-末端编码的氨基酸为胞外段，为一卷曲螺旋结构，内含十四（烷）酰化连续序列（GLGNGRRS）和5个糖基化位点，是与其它蛋白相互作用的主要功能区[12,13]。

在疾病状态下，GOLPH2能够从高尔基体顺面膜囊上循环出来并到达胞内体及细胞表面[14]。

事实上，GOLPH2是一种高尔基驻留蛋白，并不是由细胞直接分泌产生，可能是通过位于R52VRR55位点的前蛋白转化酶发生裂解，使其释放到细胞质中，经过内体运输到细胞表面[14]。

这说明GOLPH2可能在蛋白运输中发挥作用。

从GOLPH2-MAK10翻译分泌的融合蛋白可作为一个独特的蛋白用于非侵入性检测[15]。

这些为GOLPH2作为前列腺癌尿液标志物提供了分子机制。

GOLPH2作为定位于高尔基体顺面的跨膜蛋白，除了具有维持着高尔基体正常形态和结构的完整性等生理功能，最近还被认为在肿瘤进展中发挥重要作用[16,17]。

前列腺癌细胞是上皮性质细胞，细胞生长在基底组织膜上。

这些细胞的高尔基体发达，部分细胞具有很强的分泌能力，例如前列腺癌细胞LNCaP可以分泌PSA、IL-6等因子。

GOLPH2本身是一个高尔基体膜蛋白，其结构高度糖基化，可能与糖基化蛋白的转运和分泌相关[18]。

GOLPH2的表达具有上皮特异性，可能是一个肿瘤上皮细胞的标志分子，并参与肿瘤上皮细胞恶性转化[19-21]。

我们前期研究发现GOLPH2在前列腺癌细胞中的表达和分布特点：

在激素非依赖性的前列腺癌细胞中GOLPH2的表达明显的高于激素依赖性的前列腺癌细胞，二者之间有明显的差异。

恶性程度越高的细胞系GOLPH2的表达量也越高。

GOLPH2与前列腺癌的恶性程度和激素依赖性相关。

其次，我们还研究了GOLPH2在不同前列腺组织中的表达情况，发现GOLPH2在癌组织表达远远高于增生组织和正常前列腺组织。

这与先前研究报道GOLPH2在前列腺癌中表达上调一致[22-24]，以上GOLPH2在前列腺癌细胞和组织中表达特点的相关研究，提示GOLPH2不仅具有诊断功能，还可能在前列腺癌自然进程中起重要作用，并有可能作为一个预测前列腺癌发生和转移的生物学标志物。

我们上述研究结果已经发表在泌尿外科专业杂志“Urology”。

另有研究显示α-甲基酰基-辅酶A消旋酶（AMACR）对诊断前列腺癌存在一定的假阴性率，AMACR阴性的标本中有84%（26/31）表达GOLPH2，所以GOLPH2可能是辅助AMACR诊断前列腺癌的免疫组化标志物[23]。

此外前列腺癌患者尿液中和前列腺癌细胞株的培养上清液中都可以检测到GOLPH2的表达[21]。

尿GOLPH2mRNA水平与其他标志物（AMACR、SPINK1、PCA3和TMPRSS2:

ERG）的联合检测前列腺癌的特异度优于血清PSA检查,尿液中GOLPH2转录子的表达可以作为潜在的前列腺癌标志物[24,25]。

GOLPH2能否成为前列腺癌预测复发和转移的标志物？

这需要我们进一步研究验证。

如果GOLPH2能够作为一个预测前列腺癌复发或转移标志物应用，必需要有足够实验室和临床证据证实它和前列腺癌发生或者转移高度相关[26]。

并且需要发现它在前列腺癌发生和转移中的具体功能。

除此之外，GOLPH2的表达调控机制还需要阐明，并且需要证实它的表达调控和前列腺癌转移有关。

最新研究提示GOLPH2与miRNAs（miR-27b）调控关系密切，而miRNAs参与到AR介导的前列腺癌转移[27-28]。

然而GOLPH2在前列腺癌转移中调控机制仍不清楚。

图1本研究项目思路图

以上我们和多个实验室的研究结果显示炎症因子IL-6和高尔基蛋白GOLPH2促进前列腺癌转移。

但GOLPH2与IL-6两者之间是否存在相互作用从而促进前列腺癌转移或mCRPC的发生尚缺乏研究。

（图1）

GOLPH2与炎症因子尤其是IL-6调控关系引起我们的注意。

GOLPH2在急性肝炎、自身免疫性肝炎肝细胞中表达水平升高，由炎症介质调控一致。

其中在肝癌细胞检测IL-6在转录水平和蛋白水平对GOLPH2表达的影响，发现IL-6刺激GOLPH2表达水平上调，IL-6诱导GOLPH2表达上调涉及IL-6受体gp130和下游转录因子STAT3激活[29]。

可见IL-6信号通路调控GOLPH2的表达。

为了对这一调控机制进行深入研究，我们前期除了对GOLPH2和IL-6在前列腺癌中表达分布特点做了系统研究，还对其在前列腺癌进展中的功能做了初步研究。

首先，RNAi沉默GOLPH2基因后，前列腺癌细胞的增殖和生长没有明显改变，前列腺癌细胞的侵袭和迁移能力明显减弱，提示GOLPH2在前列腺癌细胞体外增殖生物学行为中调节作用不明显，在体外侵袭和迁移等生物学行为中起正向调节作用。

可见GOLPH2对前列腺癌细胞增殖无明显影响，但其主要是在转移中有促进作用。

利用RNAi技术下调GOLPH2表达有望成为一种有效治疗前列腺癌的新方法。

其次我们通过检测炎症细胞因子IL-6在前列腺癌中的表达及其与临床病理特性之间的相关性，发现IL-6是前列腺癌发生及进展的促进因子。

图2细胞内激酶与高尔基体蛋白相互作用影响肿瘤细胞转移

高尔基体与细胞运动和转移高度相关，影响高尔基体与转移关系的信号通路主要是肿瘤相关激酶通路，这类激酶包括ERK、MAPK、mTOR、Cdc42、PKD以及Rho家族蛋白（图2）[30]。

它们通过对高尔基体上的某些蛋白比如GRASP65第277位丝氨酸进行磷酸化修饰，导致高尔基体向细胞前缘移动，从而促进转移。

可见这些激酶也与肿瘤细胞侵袭和转移相关。

我们前期对GOLPH2同家族的另外一个高尔基相关蛋白GOLPH3研究发现：

GOLPH3能通过调控EGFR和mTOR蛋白磷酸化促进转移。

部分实验结果已发表在肿瘤专业期刊“JournalofCancer”。

因此，GOLPH2也有可能通过这些激酶途径调控转移。

（详见工作基础部分）

基于目前GOLPH2与IL-6的研究进展和我们前期工作基础，我们进一步推测：

在前列腺癌中，IL-6通过激活STAT3或者MAPK磷酸化，促进GOLPH2的转录；GOLPH2的过表达激活了ERK、mTOR、Cdc42、PKD或者Rho激酶中的一条或者多条信号通路，促进了细胞的转移（图3）。

此项课题将发现和鉴定IL-6和GOLPH2之间的相互作用，证实特异性靶向GOLPH2在IL-6所介导的前列腺癌转移中的作用和机制。

同时我们将在临床上比较GOLPH2在中国前列腺癌不同阶段及正常人群尿液中的含量差异，分析GOLPH2作为预测前列腺癌进展尿液标志物可能性。

我们的研究成果不仅有助于阐明前列腺癌复发和转移的分子机制，而且有望为临床治疗提供新的重要靶点，为前列腺癌新的治疗策略提供理论依据。

图3IL-6经GOLPH2调控转移的可能途径及机制

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