以T基因为核心的脊索瘤表观遗传学及转录组调控网络分析

Chordoma is a rare malignant bone tumor derived from residual embryonic notochord tissue, and its pathogenesis is not yet clear. Three aspects of this tumor's genesis have been researched, they are genetic predispositions, somatic mutations and gene expression & epigenetics. In accordance with the results of the previous studies, the applicant considers that the changes of epigenetic modification in notochord tissues play an important role in the occurrence and development of chordoma. In this research，methods including DNA methylation profiling, T gene ChIP-Seq, miRNA transcriptome sequencing will be used to perform experiments on tumor samples, notochord tissue and the cell lines of chordoma. After that,the differences of DNA methylation, T gene binding sites and its regulating genes, mRNA expression and miRNA expression between notochord tissue and chordoma tumor samples will be compared. As a result, the critical signaling pathways and the role of T gene in the signaling pathways will be evidenced,the genetic regulatory networks that may be related to the activation even the canceration of the residual embryonic notochord tissue will be established with T gene and its isoforms as the core,and finally the preliminary analysis of the tumorigenesis will be made in the epigenetic level.

脊索瘤属于一类少见原发恶性骨肿瘤，研究认为脊索瘤起源于胚胎时期残留的脊索组织，然而其致病机理尚未明确。在包含遗传易感性、体细胞突变和基因表达及表观遗传学等三个可能与脊索瘤发生相关的研究方向上，申请人结合前期研究结果，认为脊索组织的表观遗传学修饰变化在脊索瘤发生发展中具有重要作用。本项目利用已有标本库资料及细胞系，结合DNA甲基化谱分析，T基因ChIP-Seq，转录组及miRNA测序等实验方法，通过比较脊索与脊索瘤在DNA甲基化，T基因结合位点及调控基因，mRNA表达，miRNA表达的差别，以期发现该肿瘤发生的关键信号通路，探明T基因在通路中的贡献；以T基因及其同源异构体为核心，构建出可能与残存脊索活化乃至癌变相关的基因调控网络；并在表观遗传学层面对脊索瘤的发生进行初步解析。

脊索瘤属于一类少见原发恶性骨肿瘤，研究认为脊索瘤起源于胚胎时期残留的脊索组织，然而其致病机理尚未明确。申请人结合前期研究结果，认为脊索组织的表观遗传学修饰变化在脊索瘤发生发展中具有重要作用。. 本项目利用已有标本库资料及细胞系，结合DNA甲基化谱分析，转录组及miRNA测序、siRNA干扰等实验方法，完成了脊索瘤与胎儿脊索转录组及miRNA互作分析、脊索瘤影像及甲基化亚分类研究、T基因isoform功能差异及内在机制探究等研究内容。.通过比较 TGFβ 信号通路中所有的基因在脊索瘤和脊索组织间的表达水平，并通过后续的脊索瘤细胞系和斑马鱼实验，我们发现TGFβ3 是斑马鱼脊索瘤发生的关键基因。. 根据颅底脊索瘤患者术前磁共振各个序列中肿瘤和脑干信号值强度比值的差异，建立了颅底脊索瘤影像学分级，分析发现III级颅底脊索瘤的血供程度大于I级（p=0.002）；随肿瘤级别每升高一个级别，肿瘤复发风险增加2.071倍（p<0.001）。.在针对不同影像分级的甲基化分析中，发现磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-蛋白激酶B（Akt）信号通路、雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路和TGF-beta信号通路的相关基因存在显著差异。. 通过ddPCR定量分析，发现脊索组织中T isoforms表达量低下，同源异构体表达之间差异不明显；而颅底脊索瘤T isoforms表达量较高，且以T-long为主。此外，通过qPCR的方法在59例脊索瘤标本中检测T isoforms 的表达，发现其表达量同肿瘤进展明显相关。其中T-long isoform呈正相关（P=0.025）；T-short isoform呈负相关（P=0.006）。在细胞功能试验中，T isoforms分别knockdown之后，细胞增殖、侵袭存在明显差异。作用亦截然相反。. 通过整合多层级数据，我们认为在脊索瘤的发生进展过程中，T基因不同isoform的差异表达，TGFβ3的下调发挥了关键作用，而Akt通路、mTOR通路、TGFβ通路均参与其中且发挥重要作用。. 以上结果对于判断脊索瘤预后，更好的治疗和控制疾病进展具有重要意义，为以后的靶向治疗提供了可靠的参考。同时，部分研究结果对理解人类胚胎发育，特别是脊索退化、骨形成方面有重要帮助。