微浸润腺癌的分子特征研究

Lung cancer is the one of the most common and most deadly kinds of malignant tumors. The most effective therapy for early stage lung cancer is surgery removal, although majority of lung cancers are diagnosed at later stages, rendering surgery ineffective and lowering the 5-year survival rate. A major hindrance to advancement in early detection and prevention of cancer is the lack of comprehensive knowledge of molecular, cellular and tissue alterations that drive tumor development and progression at its earliest stages. Few studies have been performed to profile the molecular and cellular alterations in pre-cancers and accompanying tissue microenvironment. This proposal aims to conduct transcriptome profiling of early-stage lung cancer (minimally invasive adenocarcinoma, MIA) with matched normal tissues. Through our comprehensive computational analyses on the resulting RNA-seq data, we aim to investigate the somatic mutations, gene expression alterations, transcriptional and epigenetic regulators, immune microenvironment and immune repertoire changes that occur in MIA. This study is expected to describe the dynamic changes that drive progression of pre-malignant lesions toward malignancy, reveal mechanisms of gene regulation in MIA, with the potential long term goal of discovering new biomarkers and identifying targets for preventive interventions of lung cancer.

肺癌是临床上最常见的肿瘤之一， 在恶性肿瘤中发病率和死亡率均较高，同时也是对人类生命和生活质量影响最严重的恶性肿瘤之一。对于早期的肺癌患者，最有效的治疗方案仍然是手术切除肿瘤。大部分肺癌患者发现时已处于较晚期，过了最佳手术治疗时期，并且5年生存率很低。对癌症发展最早期阶段分子、细胞内和组织变化缺乏全面的了解，使得癌症的早期检测和预防成为重大的挑战。目前只有极少的研究报道了早期癌症分子和细胞内的改变，以及它们组织微环境的特征。本项目将产出早期肺癌(微浸润腺癌，MIA)和相应癌旁组织样本的转录组。通过对RNA-seq数据的计算分析，我们旨在探究MIA的体细胞突变、基因表达差异、转录和表观遗传因子、免疫微环境和免疫组变化。本研究期望描述恶性前病灶向恶性发展过程中的动态变化，揭示MIA的基因调控机制，这些结果将具有发现肺癌标志物和干预靶点的潜能。

癌症是目前威胁人类健康的重大疾病之一。其中，肺癌在临床上最为常见，且发病率及死亡率均较高。本项目系统研究了早期肺癌（微浸润腺癌，MIA）的分子特征，通过对配对病人的肿瘤组织和癌旁样本进行转录组测序，我们发现MIA肿瘤具有独特的适应性免疫特征，表现为较高的CD4+T细胞浸润及B细胞活化，较低的杀伤性CD8+T细胞浸润。同时，我们发现三级淋巴样结构（TLS）在MIA肿瘤中富集，且滤泡辅助性T细胞、滤泡调节性T细胞的比率与MIA肿瘤CD8+T细胞的浸润呈负相关，暗示TLS中的滤泡调节T细胞可能是MIA肿瘤抗肿瘤免疫减弱的原因。我们的研究为早期肺癌潜在免疫逃逸机制提供了一定解释。近年来，免疫检查点抑制（ICB）在多种癌症中取得突破性进展。ICB治疗能够增强肿瘤微环境中干扰素-γ（IFN-γ）的水平，从而实现对肿瘤细胞的杀伤。但肿瘤细胞也会对INF-γ信号通路产生抵抗。为了系统研究肿瘤细胞潜在的IFN-γ耐药机制，我们设计了体外IFN-γ敏感性和CRISPR筛选实验，揭示了DNA双链断裂（DSB）修复途径可能参与IFN-γ的耐药。耐药细胞系中DSB相关基因的敲除和过表达实验，进一步证实了DSB修复途径在IFN-γ耐药中发挥着重要作用。动物体内验证实验证明DSB修复抑制剂与IFN-γ的联合使用，可以显著抑制异种移植的HCT116人结肠癌细胞所形成的肿瘤的生长。总之，我们的研究从高通量的CRISPR筛选、转录组数据以及大规模临床数据出发，在细胞、小鼠模型等多个层面，系统地论证了肿瘤细胞中DSB修复通路与IFN-γ耐药之间的关系及内在的机制。本项目的研究成果，为癌症患者IFN-γ耐药以及ICB耐药提供了潜在的治疗策略。本项目资助了3篇研究工作的进行，其中基金标注3篇。