DNA损伤修复因子Hebo在神经系统发育障碍中的病理生理学研究

In recent years, DNA damage repair pathway is an important direction of neurodevelopmental research. The applicant (JEM,2016) discovered and named the Hebo gene for the first time by studying (MCPH) patients with marrow failure and microcephaly and confirmed that unintentional mutations on Hebo can lead to DNA double-stranded repair disorders. Of the 10 patients with Hebo gene deficiency, 4 had MCPH, 1 had cerebellar dysplasia. Therefore, it is reasonable to speculate that Hebo, as a DNA repair factor, plays an important role in the development of CNS. This project will: 1. To investigate the temporal and spatial expression of Hebo gene in fetal brain and its relationship with the proliferation of neural progenitor cells. 2. To explore whether there are defects in neurogenesis of neural progenitor cells in vivo and in vitro, and to clarify whether this effect leads to apoptosis of neural progenitor cells or blocks their cell cycle and leads to proliferation disorder. (3) . To study the interaction site and relationship between Hebo and MRI in human nerve cells, and to explore the possible damage repair pathway. The results will reveal the role of Hebo in regulating the proliferation of neural progenitor cells. and provide a potential intervention target for gene therapy.

DNA损伤及应答缺陷导致基因组完整性损害是引发神经发育障碍的重要因素。申请人通过研究骨髓缺陷及先天小头畸形（MCPH）患者，首次发现ERCC6L2一种新的转录形式，将其命名Hebo，证实Hebo参与DNA双链断裂（DSB）修复（J EXP MED，2016）。随后临床报道Hebo基因缺陷的10例患者中，4例出现MCPH，1例出现小脑发育异常。有理由推测：Hebo作为损伤修复因子在早期神经组织发育过程中起到重要作用。本项目将：1、探明Hebo基因在胎鼠发育胚层中时序及空间表达及其与神经前体细胞增殖的关系。2、通过体内外模型，研究Hebo蛋白对神经前体细胞DSB修复导致神经前体细胞凋亡及阻滞其细胞周期造成增殖障碍的作用。3、研究人神经细胞中Hebo与MRI相互作用位点及关系，探索其可能涉及的损伤修复途径。本研究将揭示Hebo在神经前体细胞发育中的作用，为MCPH的基因治疗提供新靶点。

主要研究内容：. 前期研究发现Hebo可以与MRI一起招募到DNA双链损伤位点，促进双链断裂末端连接，Hebo与其他末端连接因子相互作用，主要依赖于其解旋酶活性来控制期间折断末端的定向特异性结合。因此，Hebo通过远距离断裂的定向修复促进了程序重组，而胶质瘤在生长过程中被报道常常因为细胞跨类型转变而需要染色体的高度折叠，提示其在胶质瘤的发生发展中起到重要作用。. 在本研究中，我们首先利用不同数据库中的患者数据进行了全面的生物信息学分析，发现在包括胶质瘤在内的多种肿瘤中， MRI的mRNA和蛋白水平均上调。在胶质瘤中，MRI的表达与肿瘤分级、亚型和不同的分子事件有关。泛癌分析显示MRI mRNA表达与肿瘤患者预后相关， MRI高表达的脑胶质瘤患者预后(OS)更差。通过生物信息学分析MRI高表达与IDH野生型状态、1p/19q非共缺失状态、MGMT去甲基化等临床特征相关，与胶质瘤患者的不良预后相关。Cox回归分析显示，MRI是脑胶质瘤患者的独立预后因素。因此我们在7种胶质瘤细胞系中分别敲低Hebo和MRI的表达，可以不同程度降低肿瘤生长速度，同时敲低Hebo和MRI生长更为缓慢。体内动物实验也表明Hebo和MRI的敲低可以抑制胶质瘤的生长。体内外胶质瘤细胞实验表明，MRI可作为癌基因促进胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。. 为了深入探究MRI的生物学功能，通过二代测序我们对MRI相关基因进行了GO和KEGG分析。结果显示，MRI高表达与多种肿瘤中错配修复（MMR）、Toll样受体信号通路、细胞周期、Notch信号通路和FoxO信号通路等相关。在胶质瘤中MRI的表达主要与细胞周期、细胞凋亡、DNA损伤修复和代谢有关。同时MRI的高表达与多种肿瘤的免疫细胞和间质细胞浸润显著相关。我们发现MRI的表达与多个ICP基因的表达相关。提示其可能通过抑制免疫细胞向肿瘤浸润从而使肿瘤细胞能够产生免疫逃逸。 . 综上所述，我们的结果表明MRI在多种癌症中异常表达，并与癌症患者的预后显著相关。在多种肿瘤尤其是胶质瘤中，MRI的表达与肿瘤微环境中的免疫细胞浸润和免疫治疗反应显著相关，提示MRI是一个潜在的免疫治疗生物标志物。