KDM4A对口腔黏膜上皮细胞自我更新的调控及在其癌变中的作用研究

It has been discovered that self-renew of epithelial cells is regulated by epigenetics. KDM4A is a critical histone demethylase involved in this process. Previous research has revealed that KDM4A had a significantly high expression in OSCC tissues. Moreover, it was correlated with disease-free survival of OSCC patients. There is significant correlation between KDM4A expression and survival probability of the patients. However, the function of KDM4A on the early stage of oral carcinogenesis remains to be elucidated. So tissue microarrays of oral leukoplakia will be used in order to verify that self-renew of epithelial cells in oral carcinogenesis is regulated by KDM4A. Furthermore, cell lines were used to explore the biomarkers and phenotype related to self-renew. Moreover, bioinformatics approach, gene expression profiling and Co-Immunoprecipitation would be employed to identify its related signaling pathways and key molecules. That might be helpful to enucleate the role and the molecular mechanism of KDM4A in carcinogenesis of oral mucosa or other tissue so as to provide a new strategy for precancerous lesion prevention and treatment.

新近发现，上皮细胞自我更新受表观遗传机制调控，其异常与口腔黏膜癌变密切相关。KDM4A作为关键的组蛋白去甲基化酶，在其中作用受到关注。申请人前期研究提示：该酶高表达促进癌细胞侵袭、与患者预后负相关，但其在黏膜癌变早期有何功能？是否通过影响上皮自我更新促进黏膜癌变，都有待阐明。为此，拟：①通过口腔白斑组织芯片，从临床队列证实KDM4A通过影响上皮细胞自我更新参与口腔黏膜癌变；②通过KDM4A与自我更新相关分子指标、细胞表型相关性研究，从细胞水平进一步印证上述结果；③通过mRNA表达谱芯片和染色质免疫共沉淀芯片，探寻KDM4A调控上皮细胞自我更新的信息网络和关键调控因子，并通过刺激、阻断实验进行功能验证。结果不仅有助于阐明KDM4A在口腔黏膜癌变中的作用机制，更重要的是，利用口腔黏膜癌变过程作为观测模型，进一步探索表观遗传调控上皮自我更新的机制，为寻找相关疾病的防治新靶点提供依据。

口腔黏膜癌变是复杂的生物学过程，上皮细胞自我更新能力与其密切相关，阐明该过程的调控机制对口腔黏膜癌变的阻断和治疗有重要意义。组蛋白去甲基化酶KDM4A是关键的表观遗传因子，而表观遗传修饰机制对细胞的自我更新发挥着重要的调控作用。本项目首先成功构建了口腔白斑病（OLK）组织芯片，经临床队列研究发现：非均质型OLK与均质型OLK之间的癌变率差异具有统计学意义，不同组织学分型间癌变率之间具有显著差异，重度异常增生OLK的癌变率显著高于中度异常增生OLK。进一步组织芯片免疫组化显示：KDM4A及自我更新相关基因NOTCH3、OCT4、ALDH1A1、CD133、CD44在OLK组织中的染色强度显著高于正常组织，差异具有统计学意义。与OLK发生癌变时间、复发时间等临床资料结合进行统计分析表明，KDM4A及NOTCH3、OCT4的表达强度在整体人群中对预后的影响均具有统计学意义，表达强度越高，距离癌变时间越短。生存分析研究显示KDM4A蛋白表达量是影响OLK患者术后癌变时间的独立预后因素，随染色强度增加，人群危险度增大，癌变时间变短。上述结果从临床队列证实KDM4A通过影响上皮细胞自我更新参与口腔黏膜癌变。其次，体外细胞实验结果显示：KDM4A表达降低后DOK细胞的存活率及增殖速度、迁移能力显著降低，从细胞水平进一步印证上述结果。为了探寻KDM4A调控上皮细胞自我更新的信息网络和关键调控因子，进一步机制研究发现RNA结合蛋白DDX5与口腔黏膜癌变相关，且与m6A甲基化修饰酶METTL3发生直接结合。提示二者均可能参与OLK发展衍进过程。综上，研究结果不仅阐明KDM4A在口腔黏膜癌变中的作用机制，更重要的是，利用口腔黏膜癌变过程作为观测模型，进一步探索表观遗传调控上皮自我更新的机制，为寻找相关疾病的防治新靶点提供依据。