乳腺癌标志物整合素β3及其在乳腺癌治疗中的应用

本发明属于生物医药，具体涉及一种乳腺癌标志物整合素β3及其在乳腺癌治疗中的应用。

背景技术：

1、乳腺癌是全球女性发病率最高的癌症，死亡率亦位居前二，严重危害女性的身心健康。肿瘤干细胞(cancer stem cell，csc)是存在于肿瘤中的极小部分具有自我更新和异质分化能力的起始细胞，正常条件下处于休眠状态且药物外排系统高度活化。传统的抗癌疗法或仅针对肿瘤细胞的抗癌药物可抑制或杀死大部分肿瘤细胞，却无法作用于csc从根源上消除肿瘤。csc的存在是肿瘤发生、转移扩散、免疫逃逸、药物耐受及放化疗抵抗的根源。因此，深入研究csc干性维持机制，并靶向制定治疗策略更具意义和临床应用价值。

2、能量代谢重塑是恶性肿瘤的新特征，也是肿瘤领域研究热点。现有研究表明，肿瘤细胞为了维持优势生长，倾向于更迅速的供能方式或对中间代谢产物有更旺盛的需求(如核苷酸、磷脂、某些氨基酸)。与肿瘤细胞相比，csc的能量代谢重塑更为明显。有学者提出，代谢失衡是csc表型出现的先决条件，如在非小细胞肺癌、结肠癌中，csc比其他肿瘤细胞具有更高的糖酵解率和更低的线粒体呼吸活动；csc中葡萄糖诱导糖代谢和akt通路(如c-myc、glut1、hk-1、hk-2和pdk-1)相关基因的表达，促进csc生长。除糖酵解外，其他途径的能量代谢也参与调控csc特征并影响其生物学行为。甲羟戊酸参与基底/间充质bcsc的自我更新；胆固醇脂与脂滴的累积与卵巢癌和结直肠癌csc致瘤性密切相关；谷氨酰胺代谢释放的氨分子中和warburg效应产生的过量乳酸，促进上皮csc的增殖和存活。综上，csc的能量代谢重塑可能是维持其自我更新、治疗抵抗、复发转移的重要原因，探究csc能量代谢特点，对寻找肿瘤治疗的有效干预靶点意义重大。

3、整合素(integrins)属于细胞表面分子，是一类由α、β亚基以非共价键形式结合组成的跨膜蛋白受体，按受体分4类：层粘连蛋白受体类、精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(arg-gly-asp，r-g-d)受体类、胶原蛋白受体类和白细胞受体类。整合素β3(integrinβ3)属于rgd受体类，参与血管生成、凝血等生物学过程，在肿瘤侵袭转移、药物耐受中亦扮演着重要角色。然而，integrinβ3乃至整合素家族与能量代谢的关系却所知甚少。近些年，相关研究才见诸报道：integrinβ3调控脂代谢中脂筏的功能诱导非小细胞肺癌紫杉醇耐药；integrinβ3促进胶质瘤细胞glut3表达，增加葡萄糖摄取促进肿瘤生长；其他整合素如integrinβ6与pd-l1相互作用，激活fak通路促stat3核转位，进而增加葡萄糖代谢促进细胞生长；integrinβ4与ecm相互作用诱导sox2表达，激活糖代谢酶增加葡萄糖代谢促胃癌细胞肺转移。这些研究表明整合素参与肿瘤细胞能量代谢重塑，但是关于整合素参与csc的能量代谢仍知之甚少。

4、目前，肿瘤代谢研究主要集中在糖酵解和线粒体氧化磷酸化(oxphos)，而其他代谢途径(如胆碱代谢)研究较少。胆碱代谢属于脂代谢的亚类，真核生物中主要为体外摄入的胆碱在胆碱激酶(choline kinase，ck)和磷酸胞苷转移酶1、胆碱α(phosphatecytidylyltransferase 1、cholineαpcyt1a)等酶的催化下合成磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine，pc)。胆碱代谢异常已成为与肿瘤发生和发展相关的代谢特征，其特点是磷脂酰胆碱和总胆碱能化合物增加即胆碱表型。研究证实胆碱代谢紊乱与结直肠癌、胰腺导管癌、前列腺癌、卵巢癌和t细胞淋巴瘤相关。并且报道显示胆碱代谢与csc也密切相关。细胞外胆碱摄取抑制导致人类经干细胞细胞内胆碱缺乏从而抑制细胞增殖、细胞活力和神经突生长；胆碱缺乏的大鼠和小鼠胎儿海马神经上皮中的干细胞增殖减少。异常胆碱代谢可能参与乳腺癌干细胞(breast cancer stem cell，bcscs)的干性维持。因此，探究胆碱代谢在bcsc干性维持中的作用将丰富乳腺癌代谢重塑研究为临床预防和治疗提供新思路，同时关注integrinβ3对bcsc中胆碱代谢的影响将为全面解析bcsc的能量代谢及干性维持提供新的视角。然而，目前关于integrinβ3对bcsc能量代谢的调节机制仍不完全清楚，仍需进一步的研究来深入探讨integrinβ3-pcyt1a-磷脂酰胆碱合成通路在bcsc干性维持中的作用及其潜在机制。

5、现有技术中，公开号为cn110964086a的发明专利公开了一种整合素β3受体高亲和力的多肽及应用，该发明指出，整合素β3在多种恶性肿瘤中过表达，例如：乳腺癌，卵巢癌，黑色素瘤，前列腺癌以及脑胶质瘤等；整合素β3促进肿瘤新生血管的生成，以促进肿瘤的生长和转移；整合素β3是肿瘤诊断和治疗的重要靶点。然而integrinβ3对乳腺癌干细胞干性维持的影响及作用机理现有技术均未公开，因此，有必要深入探讨integrinβ3在bcsc干性维持中的作用及其潜在机制，为乳腺癌的预防和治疗提供新的思路。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于检测乳腺癌干细胞能量代谢和/或干性维持的标志物，本发明发现整合素β3可有效调节bcscs的磷脂酰胆碱合成和干性特性，可用于乳腺癌的诊断。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、用于检测乳腺癌干细胞能量代谢和/或干性维持的标志物，所述标志物为整合素β3；待测样品来源于疑似乳腺癌的患者。

4、进一步，所述整合素β3在乳腺癌干细胞中高表达。

5、进一步，所述整合素β3在ncbi中的geneid为3690，ncbi参考序列为ng_008332.2。

6、本发明的目的之二在于提供一种检测整合素β3表达的试剂和/或检测pcyt1a表达的试剂和/或检测emp1表达的试剂在制备用于早期诊断或预测乳腺癌的产品中的应用。

7、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

8、检测整合素β3表达的试剂和/或检测pcyt1a表达的试剂和/或检测emp1表达的试剂在制备用于早期诊断或预测乳腺癌的产品中的应用。

9、进一步，所述整合素β3、所述pcyt1a和所述emp1中任一种或多种的含量与乳腺癌干细胞的生存呈正相关。

10、本发明的目的之三在于提供一种抑制剂或抑制剂组合物在制备用于治疗或预防乳腺癌的药物中的应用。

11、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

12、一种抑制剂或抑制剂组合物在制备用于治疗或预防乳腺癌的药物中的应用，所述抑制剂或抑制剂组合物包括整合素β3表达抑制剂、整合素β3敲除试剂、pcyt1a表达抑制剂、pcyt1a敲除试剂、emp1表达抑制剂、emp1敲除试剂中的任一种或多种。

13、进一步，所述pcyt1a在ncbi中的geneid为5130，ncbi参考序列为ng_042817.2；所述emp1在ncbi中的geneid为2012，ncbi参考序列为nm_001423.3。

14、进一步，所述应用还包括：所述抑制剂在制备用于抑制乳腺癌干细胞的磷脂酰胆碱合成和干性特性的药物中的应用。

15、进一步，所述药物抑制c-myc、klf4和cd44的mrna和蛋白水平的表达；所述药物抑制乳腺癌细胞球的形成和生长，集落形成。

16、进一步，所述整合素β3表达抑制剂包括用于抑制整合素β3的mrna和/或蛋白水平的表达的试剂，所述pcyt1a表达抑制剂包括用于抑制pcyt1a的mrna和/或蛋白水平的表达的试剂，所述emp1表达抑制剂包括用于抑制emp1的mrna和/或蛋白水平的表达的试剂。

17、本发明的目的之四在于提供一种整合素β3的表达抑制剂和/或敲除试剂作为pcyt1a表达抑制剂和/或emp1表达抑制剂在制备用于治疗或预防乳腺癌的药物中的应用。

18、进一步，所述所述药物通过敲除整合素β3或抑制整合素β3的表达，抑制pcyt1a的表达，降低磷脂酰胆碱合成，进而降低乳腺癌干细胞的细胞膜流动性，抑制emp1的表达，调控乳腺癌干细胞的干性维持，抑制肿瘤发生或治疗乳腺癌。

19、本发明的目的之五在于提供一种用于治疗乳腺癌的药物组合物。

20、用于治疗乳腺癌的药物或药物组合物，所述药物或药物组合物包括整合素β3表达抑制剂、整合素β3敲除试剂、pcyt1a表达抑制剂、pcyt1a敲除试剂、emp1表达抑制剂、emp1敲除试剂中的任一种或多种；所述药物组合物具有如下功效中的至少一种：

21、1)抑制整合素β3的表达；

22、2)抑制pcyt1a的表达；

23、3)抑制emp1的表达；

24、4)抑制磷脂酰胆碱合成，降低细胞膜流动性；

25、5)降低乳腺癌干细胞的干性；

26、6)削弱乳腺癌干细胞球形成和集落形成的能力，降低肿瘤发生，抑制肿瘤生长。

27、本发明的有益效果在于：

28、1.本发明研究发现integrinβ3在bcsc中高表达，integrinβ3对于维持bcsc的干性非常重要。integrinβ3调控pcyt1a表达，促胆碱代谢途径异常活化，磷脂酰胆碱合成增加，从而增强bcsc细胞膜流动性，并使膜蛋白emp1表达上调，最终影响和调控bcsc的富集与干性维持。目前关于整合素是否参与csc的能量代谢和干性维持鲜有报道，本发明为乳腺癌干细胞能量代谢和干性维持的深入研究提供了重要的理论基础和实践指导，同时也将推动对肿瘤能量代谢和干细胞特性的理解，为未来的抗肿瘤治疗提供新的策略和靶点。