鼻咽癌易感基因KLHDC4的致癌分子机制研究

Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is a malignant tumor prevalent in South China. Dissecting the casual gene and the corresponding mechanisms that contribute to NPC would be essential for identifying new biomarkers for diagnosis and therapy of NPC, and thus its better outcome. Using the Illumina Infinium Human Exome Bead Chip, we recently identified a novel susceptibility gene, KLHDC4, to be associated with NPC risk. However, Its functions and the mechanism involved in NPC have yet to be defined. Among a few investigations for KLHDC4, it was reported as a protein likely with typical β-propeller structure, and interacted with LSD1, suggesting its involvement in epigenetic regulation. Abnormal epigenetic modification has been known to be an important factor leading to NPC pathogenesis, and our preliminary results suggested that it can modulate the migration ability of NPC cells. Therefore, this study aims to characterize the oncogenic capacity of KLHDC4 and its related signaling pathways involved in epigenetic regulation in NPC. By revealing the molecular mechanism underlying KLHDC4 and NPC pathogenesis, we will provide more insights to the identification of biomarker for early diagnosis, prognosis and targeted therapy as well as the development of novel diagnostic and therapeutic strategies for NPC.

鼻咽癌是我国特色恶性肿瘤，高发于华南地区。明确鼻咽癌致病重要基因及其分子机制，对发现诊治标志物、改善鼻咽癌诊治手段和疗效，具有重大意义。本课题组前期研究利用全外显子组芯片筛选并定位了一个新的鼻咽癌易感基因KLHDC4，然而，该基因的功能及其参与鼻咽癌致癌机制尚未明确。为数不多的研究结果显示，KLHDC4可能形成典型的β-propeller三维结构，并且能够与LSD1相互作用，提示其可能参与细胞表观遗传调控。表观遗传修饰的异常是导致鼻咽癌发生发展的一个重要原因，并且初步研究提示该基因能够调控鼻咽癌细胞的迁移能力。因此，本课题拟以鼻咽癌为对象，明确易感基因KLHDC4的致病相关性及其致癌能力，进一步研究其参与细胞表观遗传调控的信号通路，揭示该基因参与鼻咽癌发生发展过程的分子机制，为筛选可用于鼻咽癌早诊、预后分析以及靶向治疗的分子标志物、研发新的诊疗手段，提供必要的理论基础。

鼻咽癌是高发于我国的头颈部常见恶性肿瘤。遗传易感性、EB病毒感染和环境危险暴露等多种因素与其发病相关。前期基于一项鼻咽癌遗传学分析，本项目研究团队发现鼻咽癌候选易感基因KLHDC4位点。在此基础上，本项目课题拟明确与鼻咽癌致病相关的KLHDC4遗传变异；通过细胞、动物模型、患者肿瘤组织等，明确其生物学功能和鼻咽癌发生发展的相关性，进一步探讨KLHDC4发挥作用的分子机制。.通过外显子组测序分析，发现富集于鼻咽癌患者的罕见变异，包括rs34779002等；检测鼻咽癌相关细胞系和临床组织标本中KLHDC4表达水平，分析发现肿瘤组织中高表达该基因，并且高表达KLHDC4的患者预后更差，提示其发挥癌基因功能。利用CRISPR/Cas9、转基因和rescue等实验，调控鼻咽癌细胞株KLHDC4蛋白表达水平，发现KLHDC4低表达抑制肿瘤细胞生长、增殖、迁移和体内成瘤能力，并促进细胞发生凋亡，而该基因高表达则促进肿瘤生长增殖、克隆形成和侵袭迁移能力。利用蛋白组、外显子组、转录组和单细胞组学等多组学数据，生物信息学分析发现多个与KLHDC4表达高度相关的基因，功能聚类发现，这些基因与淋巴细胞激活、适应性免疫反应等功能相关，说明KLHDC4除了调节肿瘤细胞增殖、凋亡外，还可能参与了肿瘤微环境的调控。其中，KLHDC4与EB病毒的重要抗原EBNA1的结合蛋白EBNA1BP2存在潜在的互作关系。由于鼻咽癌的发病与EB病毒的感染密切相关，结合前面转录组数据分析的结果，提示在鼻咽癌发病过程中，KLHDC4可能受到EB病毒感染的影响，进而异常调控肿瘤微环境相关通路，有待于进一步实验验证。.总之，本项目研究明确了KLHDC4影响鼻咽癌发生发展的重要作用，并揭示了其发挥作用的相关基因和潜在分子通路，为后续研究提供思路。接下来将针对此基因在鼻咽癌发挥作用的具体机制展开深入探讨，包括其调控肿瘤生长及转移和与EB病毒感染相关的机制，阐明其在鼻咽癌发生发展过程中的分子机理，探讨KLHDC4及其相关基因用于鼻咽癌早期诊断、预后判断以及治疗靶点的价值。