结直肠特异性WTX敲除小鼠模型建立及其在结直肠癌研究中的应用

WTX is a novel X chromosome located tumor suppressor gene which was firstly found in the Wilm's tumor. The functions and mechanism of WTX in normal organs and tumorgenesis are still not clear. We started the WTX gene extra-renal function researchs at the begining of it's report. And we had confirmed that WTX might be a general tumor suppressor and colorectal epithelia were the other one of the most important effectors. Establishing the gene knockout animal model is an important meathod for tumor suppressor gene function research. To explore the functions and mechanism of WTX in normal colorectal tissues and colorectal tumorgenesis, this study will establish the colorectal-specific conditional WTX gene knockout mice models, including colorectal-specific knockout mice (Lgr5cre;WTX-) and combined colorectal-specific knockout and APC min/+ mutant mice (Lgr5cre;WTX-APCmin/+). Then the phenotype, genotype and tumor progressions of these models will be observed. And the changes of WTX related signal pathways and miRNAs will be analyzed in the spontaneous tumors of the WTX colorectal knockout mice. This research will reveal the functions and mechanism of WTX gene silencing in vivo, and provide new clues and models for molecular targeted therapy and drug screening study.

WWTX是在Wilm's瘤中新发现的首个定位于X染色体的抑癌基因。目前WTX在全身脏器的生理功能及肿瘤进展中的作用和机制尚太清楚。本课题组在WTX发现之初即开始其肾外功能研究，并发现WTX在多脏器具抑癌基因特性、结直肠是其重要效应器官之一。建立基因敲除动物模型是抑癌基因功能研究的重要手段，也是必经之路。为探讨WTX基因生理功能及其在结直肠癌发生发展中的作用和分子机制，本研究拟应用Cre／loxP系统并结合APCmin/+突变小鼠，建立一组结直肠特异性WTX基因条件性敲除动物模型，比较模型鼠表型、基因型和肿瘤进展情况；分析结直肠特异性基因敲除小鼠自发肿瘤中WTX相关信号通路和miRNAs变化；揭示WTX基因生理功能及基因沉默在结直肠肿瘤发生发展过程中的作用和机制；为WTX相关的肿瘤靶向治疗、药物筛选及肿瘤发生分子机制研究提供新理论、新方法和新靶标。

WTX是首个定位于X染色体的抑癌基因，而由于其染色体定位的特殊性，WTX基因的单次打击失活即有可能导致肿瘤发生，形成抑癌基因的“一次打击失活（one-hit hypothesis）”假说。这种抑癌基因失活方式是对“二次打击假说（two-hit hypothesis）”的重要补充，预示抑癌基因在肿瘤形成过程中的作用可能有某种新的方式。所以，WTX被认为是一个“新奇而令人兴奋的”发现、“有重要意义”。 其在全身脏器的生理功能及肿瘤，如结直肠肿瘤，进展中的作用及机制未见报道。为探讨WTX生理功能及与肿瘤进展关系，本项目分别利用TALEN系统建立了WTX全身（T.WTX-/-）敲除小鼠、Cre-loxp重组酶系统建立了条件性WTX全身（EIIa. WTX-/-）和结直肠特异性（Vil;WTX-/-）敲除小鼠，后续又利用APCmin/+小鼠与Vil;WTX-/-小鼠交配建立了Vil.WTX-/-.APCmin/+双基因改造鼠；T.WTX-/-小鼠分别出现小眼球、角膜白斑、原位肺癌等表型；Vil;WTX-/-小鼠偶氮甲烷(Azoxymethane，AOM)造模小鼠出现肠腺瘤。二甲基肼注射造模目前正在进行中。这些结果都表明WTX全身多脏器有重要生理功能，而且WTX在眼的发育以及防止肺癌和结直肠癌发生过程中发挥重要的作用。相关功能机制方面，本课题组发现，小眼畸形分子机制是由于WTX/E-cadherin/BMP7/SOX2路径缺陷，导致视网膜不能正常发育，进而影响晶状体形成；角膜白斑与WTX/BMP4/Pax6通路缺陷有关；WTX单基因缺失即可以导致肺癌的发生；发现WTX缺失相关的肠肿瘤发生发展与WTX/RhoGDIα/CDC42/MRCKa/LIMK1/2-Cofilin通过异常有关；并初步证明逆转该通路异常的治疗方法，未来有望用于相关病人的临床治疗。