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2003中标申请代码：题目：一个新的调控肿瘤血管生成的候选分子－Rac1及其作用机制的研究 项目的立项依据（附主要的参考文献目录） 研究意义： 血管生成是肿瘤生长、侵袭、转移和复发的基础，肿瘤血管生成是一个非常复杂的过程，受多种分子的调节，尽管目前在肿瘤血管生成方面的研究取得了很大的突破，但仍存在不足之处。首先，诸多血管生成调节因子的上游调控机制并未完全阐明；其次，内皮细胞和肿瘤细胞分别通过自分泌和旁分泌途径来调节血管生成，哪些分子能同时调节并协调这两条途径呢？我们的工作基础和文献研究表明Rac1可能正是解决这两方面不足的关键分子。Rac1属于Rho GTPases家族，在肿瘤的发生、侵袭和转移、细胞周期调控及凋亡过程中发挥着重要作用。一方面，我们的研究表明，在缺氧情况下，多种肿瘤细胞中Rac1mRNA和活性水平较正常明显增高，4h达到高峰，可持续至16 h后表达水平逐渐降低，且其活性高低与HIF-1α、VEGF、p53表达水平呈正相关；而应用负显性的Rac1可显著减弱VEGF的表达。由于VEGF是参与肿瘤血管生成的一个主要分子，这就提示我们，抑制Rac1可能直接抑制肿瘤血管生成。另有其它研究也同样表明Rac1参与缺氧情况下HIF-1（缺氧诱导因子1）的活化，促进HIF-1的转录活性和蛋白表达。HIF-1是肿瘤生长过程中的一个重要调节因子，活化的HIF-1可促进许多与血管生成相关的基因的转录，如VEGF、VEGFR、FGF、TGF、Cox2和NOS，从而维持肿瘤细胞能量代谢，促进肿瘤的增殖和转移。另一方面，Rac1可调节ECM（细胞外基质）和VEGF（血管内皮细胞生长因子）诱导的内皮细胞的趋触和趋化作用，促进内皮细胞的增殖、运动和迁移，是VEGFR(VEGF受体)后信号通路的一个重要中间分子。此外，许多药物及分子，如磷酸鞘氨醇、组织因子、非甾体类抗炎药、斯伐他仃和活性氧簇等都通过 Rac1调节内皮细胞运动。因此， Rac1可能是血管生成过程中的一个关键调控因子。为证明这一设想，本研究拟利用RNAi和蛋白质双向电泳技术探讨Rac1对肿瘤血管生成的调控作用及可能的调控机制，为进一步阐明Rac1的生理病理作用、深入理解肿瘤血管生成的机制及开发新型的血管生成抑制剂奠定一定的理论基础。 国内外研究现状及分析 1．血管生成是肿瘤生长、侵袭转移和复发的基础 肿瘤血管生成是肿瘤迅速增殖的前提条件[1]。原位肿瘤细胞在肿瘤发生的初期通过组织间液获取从毛细血管渗透的营养物质，排泄代谢产物，并进行氧气交换。由于细胞增殖缓慢且数目有限，局部组织间液足以支持肿瘤细胞的生长，这种状态可维持相当长的时间，称为血管前期。在无自身血供的条件下，肿瘤的体积几乎不超过1～2mm3。随着肿瘤细胞的不断增殖，仅通过渗透过程已不能满足细胞生长的需要，瘤体组织的微环境出现缺氧、代谢产物堆积、PH值改变等。这些因素刺激肿瘤细胞、周围的间质细胞和淋巴细胞分泌血管生长刺激因子，同时抑制血管生长抑制因子产生，打破二者在肿瘤组织局部的平衡，诱导血管基底膜降解和内皮细胞增殖，启动血管生成[2]。肿瘤血管内皮细胞的分裂速度比正常血管内皮细胞快得多，所生成的血管生长因子也可通过自分泌和旁分泌形式参与血管生成的调节。 肿瘤侵袭转移在两个阶段依赖血管生成：第一，在原发肿瘤出现新生血管之前，肿瘤细胞一般不会从原发灶脱落，而原发肿瘤的血管组织越丰富，肿瘤细胞转移的机会就越大。新生的肿瘤血管基底膜和细胞连接较少，血管通透性高，是肿瘤细胞转移的门户和路径。第二，转移的瘤细胞在到达目的器官后必须重新经历新血管生成过程，否则转移的细胞只能在它们渗出循环的微血管周围形成显微水平的血管前期袖状结构[3-4]。 肿瘤血管生成还与肿瘤的预后密切相关，通过组织形态学、免疫组化、生物化学和影像学等测定肿瘤组织的血管密度和血管生长因子水平及血清中血管生长因子水平可知，血管生成是多种肿瘤复发、转移和预后的判断标准[5]，例如浸润性乳腺管癌、早期胃癌、肺腺癌等。 2．肿瘤血管生成是诸多因素共同作用的结果 血管生成是多因素作用的结果，其中血管生长刺激因子和血管生长抑制因子直接地影响血管内皮细胞和基质细胞，二者之间的平衡决定了促进或阻止血管生成。微环境的供血不足会造成局部组织缺氧，从而诱导血管内皮细胞、基质细胞、肿瘤细胞生成血管生长刺激因子和抑制因子，通过自分泌或旁分泌的形式发挥作用，并且某些因子还可进入血液循环，作用于远端组织。 血管生长刺激因子不仅能够刺激血管内皮细胞增殖、迁移、基质蛋白裂解和形成毛细血管结构，而且也可作用于血管周围基质细胞和血管壁的平滑肌细胞，诱导其增殖和分泌等。目前已确定出十几种血管生长刺激因子，包括VEGF家族、EGF/TGF-α、FGF家族、TNF-α、IL-8、血