近年来,乳腺癌已成为世界范围内常见肿瘤之一。尽管治疗手段不断提高,但仍有70%以上的乳腺癌晚期病人会发生骨转移。骨转移常导致病理性骨折、剧烈而持续的骨痛、脊髓压迫、贫血以及高血钙等一系列并发症,严重影响患者的生活质量。Osterix(Osx/Sp7)是含有锌指结构的成骨细胞特异的Sp家族转录因子,为成骨细胞分化和骨形成所必需。文献报道,在骨发育过程中Osx可以上调VEGF、MMP13和MMP9的表达且VEGF和MMP13均已被证明是Osx的直接靶基因,但Osx上调MMP9的具体机制尚未见报道。通过生物信息学分析,我们发现MMP9的启动子上有3个潜在的Osx结合位点。于是我们构建了分别包含1个、2个和3个结合位点以及3个结合位点分别突变的pGL3荧光素酶报告基因质粒,通过荧光素酶报告基因实验证明了Osx能够上调MMP9的启动子活性。通过电泳迁移率变动分析(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)进一步证明Osx通过结合MMP9启动子上的CCAAT序列而上调其启动子活性。此外,我们还发现,Osx在转移性高的乳腺癌细胞中高表达,而在转移性低的乳腺癌细胞中不表达。基于以上,我们推测Osx可能通过上调MMP9的表达而促进乳腺癌的侵袭转移。于是我们构建了Osx过表达和敲低的MDA-MB 231单克隆稳转细胞系。通过Real-time PCR、明胶酶谱和Transwell实验,我们发现在乳腺癌细胞中,Osx可以上调MMP9的mRNA表达和酶活性并促进细胞侵袭。同时我们还发现在乳腺癌细胞中Osx可以上调血管生成关键因子VEGF和相关因子CD34以及破骨细胞活化因子IL-8和PTHrP的表达。通过构建裸鼠皮下成瘤模型和胫骨注射模型,我们进一步在动物水平证明了Osx可以上调MMP9酶活性以及MMP13、VEGF、CD34、IL-8和PTHrP的表达并促进乳腺癌的侵袭和骨转移。最后,我们利用组织芯片在临床水平检测了乳腺癌组织中Osx的表达并根据病人的随访资料进行了统计分析。结果表明,Osx表达与病人的生存期以及淋巴结转移呈显著相关,但与ER、PR、Her2等无相关性。通过以上研究,我们首次发现:MMP9是Osx的直接靶基因;Osx通过上调MMP9的表达和酶活性以及血管生成关键因子VEGF和相关因子CD34的表达而促进乳腺癌原位癌的侵袭;Osx通过上调破骨细胞活化因子IL-8和PTHrP的表达而促进乳腺癌的溶骨性骨转移;Osx表达量与乳腺癌患者的生存期及淋巴结转移显著相关。以上研究结果提示:Osx是乳腺癌骨转移的重要调节因子,它可能成为乳腺癌骨转移的预防和治疗的新靶点。