人结直肠癌细胞系中DMs和HSRs扩增机制及其关系研究

Gene amplification is the pivotal genetic aberration of tumor. The intrachromosomal homogeneously staining regions (HSRs) and extrachromosomal double minute chromosomes (DMs) are two cytogenetic manifestations of gene amplification. The amplification mechanism and the relation between the two structures need further research. The human colorectal cancer (CRC) cell lines positive of DMs and/or HSRs provide us ideal models for gene amplification research. In the present research, five human CRC cell lines containing DMs and/or HSRs with different amplicon forms and originations are selected. Based on previous research, we plan to acquire comprehensive amplicon origination and boundary using chromosome specific chip, clone the precise boundaries and junction sequences and further disclose the mediating molecular mechanisms. Meanwhile, the rearrangements on corresponding chromosome including deletion and translocation together with the amplicon structure will be analyzed to explore the generation model, the relation of DMs and HSRs and potential common mechanism.

基因扩增是肿瘤的重要遗传学改变。染色体上的均质染色区（homogeneously staining regions，HSRs）和染色体外的双微体（double minute chromosomes，DMs）是基因扩增的两种主要形式。两者的发生机制和关系尚不明确。存在DMs和/或HSRs的结直肠癌（colorectal cancer，CRC）细胞系是研究基因扩增机制的良好模型。本研究选用5种CRC细胞系，其基因扩增形式为HSRs和/或DMs，扩增子起源单一或复杂。我们将在前期的扩增子起源研究基础上，设计染色体特异的靶向芯片，通过染色体步移等PCR技术得到精确边界和连接序列。通过生物信息学分析，揭示介导基因扩增的分子机制。同时研究相关的染色体的缺失，易位等重组情况，结合扩增子的结构，得到DMs和HSRs的发生模型和相互关系，发掘潜在的共同机制。

基因扩增反映了肿瘤细胞基因组的染色体不稳定性，可以表现为染色体上的均质染色区（HSRs）和染色体外的双微体（DMs）。HSRs/DMs在多种肿瘤细胞中存在，与肿瘤的发生演进以及肿瘤耐药密切相关。然而DMs和HSRs的发生机制复杂，尚有许多问题需要解决。.为了从分子水平揭示DMs和HSRs的发生机制，本研究培养了多种含有DMs和/或HSRs的结直肠癌细胞系，对其进行DNA提取，核型分析，并利用高分辨率芯片获得了扩增子的染色体起源。通过半定量PCR的方法缩小扩增子边界范围，并依此设计了染色体步移引物获得了多个扩增子连接序列。对于NCI-H716细胞中DMs还进行了高通量测序构建了精细的DMs结构图谱。我们还通过荧光原位杂交等技术在细胞水平对扩增子进行验证和定位，对染色体上的缺失情况进行检测。我们通过对扩增子染色体起源，扩增子间连接序列，染色体相关畸变进行分子生物学，生物信息学和细胞遗传学的综合分析，构建了人结直肠癌细胞中扩增子的分子机制和发生模型，确定了位于扩增子上的基因序列，为阐述肿瘤细胞中的基因扩增机制提供了理论依据，并为进一步潜在癌基因的鉴定和肿瘤诊断治疗等实际应用打下基础。得益于本课题的经费资助，我们已取得了关键的实验结果，部分相关文章已发表，还有重要结果正在投稿中。同时培养了数名优秀的研究生，资助教师和学生参与国内会议交流，并对研究室发展起到重要的促进作用。