STAT4基因多态与HBV相关肝癌发病风险关联的分子机制研究

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the third most common and deadly cancer in China. Hepatitis B virus (HBV) is the most important risk factor of HCC. Recently, we performed a genome-wide association study (GWAS) and found the association between the risk of HBV-related HCC and genetic variants of STAT4, which is the core member of JAK-STAT signaling pathway (Nature Genetics 2013, 45:72-5). This project is proposed to investigate the mechanism of this association: 1) Perform fine mapping of the region among STAT4 that is associated with the risk of HBV-related HCC through deep analysis of the GWAS data followed by confirmation in six huge independent samples to identify the potential functional SNPs in STAT4. 2) Perform functional annotation of the potential functional SNPs through searching and analyzing the online database, such as UCSC and ENCODE, and so on. 3) Perform a series of molecular, cell and animal experiments to identify the real functional SNP and reveal its potential molecular mechanism. 4) Perform clinical data analysis of more than 500 HCC samples to investigate the relationship between clinical phenotypes and the genetic variants in STAT4 as well as gene expression of STAT4 and it's downstream genes. If successfully implemented, this study has the potential to significantly improve the understanding of the role of STAT4 in the development of HCC, which will contribute to its application on prevention and treatment HCC.

肝癌是我国第三大恶性肿瘤，HBV是其主要的危险因素。我们最近开展的一项GWAS，发现JAK-STAT信号通路的重要成员--STAT4基因的多态位点与HBV相关肝癌的发病风险显著关联（Nature Genetics 2013, 45:72-5）。本项目拟探讨该关联存在的分子机制：1）通过GWAS数据的深入分析以及六组大规模样本的验证实验，对与肝癌发病风险关联的STAT4基因区域进行精细定位，确定潜在的功能性多态位点；2）通过UCSC和ENCODE等数据库的搜索与分析，对这些多态位点进行功能注释；3）通过一系列分子、细胞和动物实验，鉴定真正的功能性多态位点，并揭示其作用机制；4）在500例以上肝癌手术病人中，分析STAT4基因多态位点、STAT4及其下游靶基因的表达水平与肝癌各种临床表型及预后之间的关系。本研究将有助于深入理解STAT4在肝癌发生发展中的作用，为应用其预防和治疗肝癌打下基础。

本项目的主要目的是对我们之前通过GWAS鉴定的一个HBV相关肝癌易感基因位点——STAT4基因的rs7574865（Nature Genetics 2013）进行深入研究，一方面是找到STAT4基因区域中的功能性变异；另一方面是探索STAT4基因多态位点的临床意义和应用价值。.首先基于我们之前的GWAS数据，对STAT4基因及其上下游区域进行精细定位分析，发现了12个与HBV相关肝癌发病风险显示关联的SNP位点（P<0.001），这12个SNP位点与rs7574865之间存在很强的LD（r2>0.7）。我们还在“千人基因组计划”的数据中，发现了另外8个与rs7574865有很强LD的多态位点（r2>0.6）。.然后我们用在线软件HaploReg V4.1和RegulomeDB以及我们自己开发的算法，对精细定位分析获得的所有位点进行功能注释。根据优先级排序，最终我们选出10个SNP位点进行双荧光素酶报告基因实验，发现了两个SNP（rs12612769和rs7568275）的不同等位基因之间存在显著的荧光活性差异。.接下来我们分析了STAT4基因多态位点与肝癌临床表型以及预后之间的关系。在270例经过手术治疗的肝癌样本中，发现rs7574865的基因型与HBeAg（P＝0.010）和肿瘤数目（P＝0.036）之间存在显著的关联。此外，在257例经过手术治疗的肝癌病人中，发现携带rs7574865 GG基因型的病人相比于GT／TT基因型的病人，有显著低的总生存期（P＝0.016）和非进展生存期（P＝0.0008）。.最后，我们在两组分别使用传统干扰素（IFNα-2b，224例）和长效干扰素（PEG-IFNα-2a，242例）治疗的慢性乙肝患者中，分析rs7574865与疗效之间的关系。发现rs7574865能够独立地预测IFNα治疗慢性乙肝的疗效（IFNα-2b 治疗组：P=0.01；PEG-IFNα-2a 治疗组：P=9.74×10-5）。该研究结果发表在国际肝病领域顶级期刊《Hepatology》，本人为该研究论文的第一作者和并列通讯作者。我们对这一发现的进一步验证和深入研究结果，也已经投稿《Gut》杂志并被送出评审。.这一项目的顺利完成及其产生的研究成果，为揭示肝癌发生发展的分子机制提供了新的线索，也为肝癌的预警、预后以及乙肝的精准治疗提供了新的分子标志物。