睾丸特异表达基因TDRG1在精原细胞瘤中的生物学功能和分子机制研究

Seminoma is one of the common malignant tumors of the reproductive system in adult man. By extension of our early finding on a novel testis-specific gene TDRG1, we demonstrated that the protein expression level of TDRG1 in seminoma and teratoma was significantly lower than in normal human testicular tissue. So we hypothesized that the function of TDRG1 was associated with the development of testicular tumor. To test this hypothesis, we further found TDRG1 affected the proliferation and invasiveness of human embryonic carcinoma (EC) cell line (NTERA-2) cells. After inhibition of TDRG1 gene expression by gene silence, we demonstrated the expression of PI3K/AKT signal pathway was significantly influenced. In this study, the first aim is to identify the relationship between TDRG1 or its protein and the pathologic grading and clinical staging of seminoma. Second, we design to use gene silence and over-expression of human TDRG1 to verify the influence of TDRG1 or its protein to the biological behaviors of seminoma (e.g.,cell morphology, cell proliferation, cell cycle, apoptosis, invasion and metastasis) and related PI3K/AKT signal pathway. Finally, we intend to explore the therapeutic possibility of seminoma by targeting TDRG1 gene.

精原细胞瘤是青壮年男性生殖系统常见的恶性肿瘤之一，结合课题组新发现的睾丸基因TDRG1, 我们发现TDRG1蛋白在精原细胞瘤和睾丸畸胎瘤中的表达较正常人睾丸组织显著降低,推测其功能可能与睾丸肿瘤的发生相关。前期实验发现TDRG1影响到人睾丸恶性多能性胚胎癌NTERA-2细胞的增殖和侵袭，并观察到TDRG1基因沉默后影响了PI3K/AKT信号通路中重要靶分子的表达。本研究我们首先拟明确人TDRG1基因/蛋白与精原细胞瘤的临床进展与病理特征之间的关系；其次再利用人TDRG1基因沉默和过表达的方法，明确TDRG1基因/蛋白对于精原细胞瘤细胞生物学行为（包括细胞形态、细胞增殖、细胞周期、凋亡、侵袭转移等）及参与的PI3K/AKT信号转导通路的影响，同时明确TDRG1协同化疗药物联合治疗精原细胞瘤的作用，为精原细胞瘤的研究提供新的思路和可能的新靶点。

课题组研究发现由我们自主克隆的人类睾丸特异性新基因TDRG1可能与睾丸生殖细胞肿瘤的发生相关。前期实验发现TDRG1可以影响人睾丸恶性多能性胚胎癌NTERA-2细胞的增殖和侵袭，并观察到TDRG1基因沉默后影响了PI3K/Akt信号通路中重要靶分子的表达。精原细胞瘤是青壮年男性生殖系统常见的恶性肿瘤之一，本项目检测了TDRG1在精原细胞瘤组织和正常睾丸组织内的定位和表达情况，发现TDRG1在精原细胞瘤组织中的表达在基因和蛋白水平均显著高于正常睾丸组织，从而推测TDRG1基因在精原细胞瘤的发生、发展过程中可能发挥癌基因的作用。利用精原细胞瘤Tcam－2细胞系进行体外研究，发现TDRG1的表达被抑制后，Tcam-2细胞的增殖、侵袭能力下降；而TDRG1过表达则促进Tcam-2细胞的增殖、侵袭，Tcam-2细胞的侵袭能力与TDRG1的表达水平呈正相关。信号通路研究显示，激活PI3K/Akt/mTOR信号通路可促进TCam-2细胞的增殖、侵袭等能力；抑制该通路则TCam-2细胞的增殖、侵袭等能力也降低。进一步研究显示TDRG1对PI3K/Akt/mTOR信号通路有调节作用。此外，敲低TDRG1能显著增强顺铂的抗肿瘤效应，Tcam－2细胞的增殖活力较单用顺铂明显降低；而过表达TDRG1可导致顺铂对肿瘤细胞的作用减弱，细胞增殖活力增强，此效应表现为剂量和时间依赖性，提示TDRG1可以调节睾丸精原细胞瘤对顺铂的敏感性。激活PI3K可以使由于抑制TDRG1表达所致的肿瘤细胞对顺铂敏感性增加的现象得到一定程度的逆转；而抑制PI3K可以使TDRG1过表达所致的肿瘤细胞对顺铂敏感性降低的现象得到逆转。信号通路研究提示TDRG1通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路参与调节睾丸精原细胞瘤对顺铂的敏感性的过程。另外，抑制TDRG1的表达可以激活线粒体介导的凋亡通路，从而促进并增强顺铂导致的精原细胞瘤细胞的凋亡。体内研究的结果与上述体外研究的结果一致。综上所述，我们首次证实了TDRG1在精原细胞瘤中起到癌基因的作用，TDRG1通过调节PI3K／Akt／mTOR通路进而调节精原细胞瘤的生物学行为。也通过PI3K／Akt／mTOR信号通路和线粒体介导的凋亡通路调节精原细胞瘤对化疗药物的敏感性。