PI3K/AKT信号通路介导的甲状腺肿瘤的表观遗传改变

滤泡状上皮细胞来源的甲状腺肿瘤是最为重要的内分泌肿瘤，主要包括甲状腺良性瘤（BTA）、乳头状甲状腺癌（PTC）、滤泡状甲状腺癌（FTC）及未分化甲状腺癌（ATC）。几个异常的信号通路与甲状腺肿瘤的发生发展密切相关，特别是PI3K/AKT信号通路。该通路是甲状腺肿瘤由低级到高级发展的主要动力，在肿瘤细胞增值与分化过程中发挥了重要的作用。DNA甲基化可沉默基因转录，组蛋白磷酸化的动态变化主要影响信号通路中相关基因的转录。DNA甲基化与组蛋白共价修饰都是表观遗传修饰的方式，可以调节PI3K/AKT信号通路中蛋白激酶的表达与活性。反之，抑制该通路也可以影响DNA甲基化和组蛋白的共价修饰（如甲基化修饰）。本项目主要利用高通量方法分析和鉴定由PI3K/AKT信号通路介导的甲状腺肿瘤的表观遗传改变，为治疗该肿瘤提供可靠的分子机制和治疗靶点。

甲状腺癌的发病率近年来急剧增加，如今已成为内分泌系统最常见的恶性肿瘤。几个异常的信号通路与甲状腺肿瘤的发生发展密切相关，如PI3K/AKT通路，该通路是甲状腺肿瘤由低级到高级发展的主要动力。一些遗传改变，如RAS基因突变、PIK3CA基因突变及扩增、PTEN基因的缺失等，都能激活该通路，进而参与甲状腺癌的发生。除了遗传变异，表观遗传学改变同样在甲状腺癌的发生中发挥关键的作用。有些表观遗传学改变可能通过影响一些重要的信号通路，导致肿瘤的发生和发展。然而，有关PI3K/AKT通路与表观遗传学改变相互作用及相互影响的研究却鲜有报道。在本项目中，我们利用shRNA技术分别沉默AKT1、AKT2或同时沉默AKT1和AKT2，然后观察它们对甲状腺癌细胞恶性行为的影响。结果发现，无论沉默AKT1还是AKT2都能明显抑制肿瘤细胞的增殖及克隆形成能力。同时，我们还发现沉默AKT1或AKT2都与BRAF特异的shRNA具有协同作用。另外，我们利用AKT激酶的抑制剂来阻断PI3K/AKT信号通路的活性，然后利用高通量的CpG岛芯片筛选PI3K/AKT通路介导的DNA甲基化分子标记。结果表明，AKT抑制剂能很好的抑制p-AKT的水平，表明这些小分子药物对肿瘤细胞中的PI3K/AKT信号通路有很强的抑制作用，同时也改变了细胞的DNA甲基化谱。通过该方法，我们鉴定了一些该通路所介导的过度甲基化与去甲基化基因。从中我们选取了MT1G基因，深入探讨其在甲状腺癌发生及发展中作用。我们的研究表明该基因在甲状腺癌组织中较正常甲状腺组织显著下调，且发生高频率的DNA甲基化。恢复该基因的表达能通过抑制Akt和Rb磷酸化来抑制肿瘤细胞生长、诱导细胞周期阻滞和细胞凋亡。这些结果表明，MT1G是一个甲状腺癌抑制因子，通过调控PI3K/Akt通路的活性来发挥其抑癌基因的功能。最后，我们利用Akt/mTOR抑制剂NVP-BEZ235和p53蛋白激动剂Prima-1靶向治疗甲状腺癌。结果表明，NVP-BEZ235和Prima-1具有良好的抑制甲状腺癌细胞增殖、侵袭、克隆形成以及促进凋亡的效果。同时，两种药物联合使用对于P35突变的肿瘤细胞具有一定的协同效应，说明这些药物具有一定的临床应用价值。近年来，在本项目的资助下，我们共发表SCI收录论文6篇，Medline收录论文2篇。并且，有多篇SCI论文在审稿中。