EZH2在骨膜骨肉瘤发生中的作用和分子机制研究

Periosteal osteosarcoma is an unusual malignant bone tumor. However, the molecular events during the pathogenesis of this tumor are unknown. EZH2 is an important H3K27me3 methyltransferase and its mutation results in human Weaver syndrome. At the biochemistrical level, EZH2 primarily counteracts H3K27me3 demethylase KDM6 (UTX and JMJD3) mediated transcription activation. Previously, we unexpectedly detected that conditional knockout of Ezh2 resulted in the development of periosteal osteosarcoma. The result was confirmed in mice with deletion of Ezh2 in chondrocytes. To our knowledge,this is the first report that EZH2 gene deletion can induce periosteal osteosarcoma. Although substantial research suggested Ezh2 is an imoprtant oncogene. However, our discovery indicated EZH2 is a critical tumor suppressor during the pathogenesis of periosteal osteosarcoma. This finding further expand the knowledge of EZH2 roles during the process of carcinogenesis. In order to further elucidate the exact roles of EZH2 during the pathogenesis of periosteal osteosarcoma, we will explore the major molecular events during the pathogenesis of periosteal osteosarcoma based on chondrocyte conditional deletion of Ezh2 mice, and validate these molecular events in clinical specimens of periosteal osteosarcoma. Resolution of these questions may help us to develop new methods to treat this disease.

骨膜骨肉瘤是一种罕见的恶性骨肿瘤，分子发病机制还不清楚。EZH2是重要的H3K27me3甲基转移酶，其突变可以导致人类的Weaver syndrome。在生化水平上，EZH2主要拮抗组蛋白去甲基化酶KDM6（UTX和JMJD3）调节的转录激活功能。我们前期实验偶然发现全身敲除Ezh2导致小鼠发生骨膜骨肉瘤，随后该结果在软骨细胞条件性敲除Ezh2小鼠得到验证，目前文献中还未见相关报道。虽然很多研究认为EZH2是一个重要的癌基因，但是，我们的发现提示EZH2在骨膜骨肉瘤发生过程中起抑癌作用，该发现进一步扩展了我们对EZH2在癌变过程中作用的认识。为了进一步明确EZH2在骨膜骨肉瘤发生中的具体作用，本项目的研究目标是：以Ezh2条件性敲除小鼠为研究平台，分析EZH2敲除导致小鼠发生骨膜骨肉瘤的主要分子机制，并验证该机制在临床患者骨膜骨肉瘤标本中发生情况，为临床防治提供科学依据。

混合型软骨瘤病（Metachondromatosis ,MC）是一种罕见的遗传性疾病。一般发生在手或脚上。在约50%的人类MC中检测到PTPN11杂合失活突变。但是，尚不清楚其他遗传异常是否也与MC产生有关。EZH2是组蛋白赖氨酸甲基转移酶，通过建立H3K27me3抑制基因转录。EZH2在多种实体恶性肿瘤中经常扩增和/或过表达，并被认为是这些肿瘤中的致癌基因。在这里，我们意外地发现到杂合和纯合Ezh2失活在小鼠中产生混合型软骨软骨病。进一步的研究表明，Ezh2丢失促进软骨膜间充质祖细胞增殖，但抑制其分化。双基因敲除小鼠和小分子抑制剂实验表明抑制Utx（一种H3K27me3去甲基转移酶）可以抑制Ezh2失活的混合型软骨瘤病的产生和生长。因此，我们的研究结果揭示了Ezh2失活在混合型软骨瘤病发病中的重要作用，并为治疗该疾病提供了新的线索。..软骨是无血管组织。生长板的中心软骨细胞适应缺氧的机制目前不完全清楚。在这里，我们发现软骨细胞产生大量血红蛋白，在细胞质中形成伊红染色阳性的小体。血红蛋白体（Hedy）是以相分离为特征的无膜冷凝物。软骨细胞中血红蛋白的产生受缺氧控制，并依赖于Klf1而不是Hif1/2α途径。软骨细胞中血红蛋白的缺失导致软骨组织中心的严重缺氧、糖酵解增强和大量细胞死亡。这些结果表明血红蛋白在软骨细胞中具有重要作用，并揭示了迄今为止未被认识到的软骨细胞耐受缺氧的新机制。..虽然最佳含水量对各种细胞内过程至关重要，但其潜在机制和生物医学意义在癌症治疗中却知之甚少。在这里，我们发现渗透压控制基因在发育和肿瘤发生过程中动态调节细胞内水分含量。具体来说，随着主要渗透压控制基因在癌变过程中的普遍下调，癌细胞获得更多的细胞内水分，导致渗透应激，使它们更不耐受低渗应激。细胞骨架肌动蛋白和Na+/K+ATP酶基因（如ACTN1、ACTB和ATP1B3）的上调表达对维持渗透稳态至关重要。肌动蛋白和Na+/K+ATP酶的同时抑制引起细胞内水的灾难性增加，导致协同肿瘤生长抑制和延长生存期。综上所述，我们的研究通过靶向细胞渗透压提供了一种新的癌症治疗策略。.