非小细胞性肺癌干细胞和上皮间质化的DNA甲基化分子机制

Non-small cell lung cancer stem cells (also called tumor initiating cells) are the potential source of drug resistance, metastasis and recurrence, and cancer cells undergoing EMT have many features of cancer stem cells. To date, the regulation of DNA methylation pattern in lung cancer stem cell with EMT characteristics and its impact on metastasis and recurrence have not been reported. In this proposed study, we would like to extend the connection between 5T4hi lung cancer stem cells and EMT, study the related DNA methylation pattern, and test its relevance to drug resistance in various models. To prove the clinical significance of our study, we will correlate our results with different clinical end points. We will further study the specific changes in DNA methylation sites and their regulated target molecules, and explore them for potential drug discovery. Our study will not only uncover novel mechanism unique to lung cancer but also provide potential drug discovery strategy targeting the most aggressive tumor cell population in this disease.

越来越多的证据表明肿瘤干细胞是导致肺癌耐药、转移及复发的源泉之一。发生上皮间质化（EMT）的肿瘤细胞具有明显的肿瘤干细胞特征，有利于肿瘤细胞在转移灶的存活和增殖。然而，关于DNA甲基化表型对肺癌干细胞EMT特性及转移的调控机制迄今未见报道。本课题拟在证实5T4hi肺癌干细胞具有EMT表型特征、更强的侵袭转移能力的基础上，采用流式细胞仪分选、原代培养及甲基化基因检测等技术，研究5T4hi肺癌细胞EMT相关的DNA甲基化基因表型、肺癌转移异常甲基化基因调控的分子机制及其与耐药的相关性，进而阐明肺癌干细胞EMT表型相关甲基化基因在肺癌转移、耐药及预后的临床意义。本课题将从DNA甲基化的角度揭示肺癌转移和耐药的机制，明确其与肺癌诊断及治疗的关系，为将来肺癌的诊治、个体化治疗和研发新型肺癌防治药物提供理论基础和实验手段。

儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）是儿童期最常见的恶性血液肿瘤，也是儿童因病死亡的主要原因之一。随着治疗方案的改进，儿童ALL 的预后已有明显改善，但仍有15%~20%的患儿会复发，一旦复发其治愈率不足40%。因此，复发是造成儿童ALL 治疗失败和死亡的首要因素；耐药复发的机制研究也一直是儿童ALL乃至整个肿瘤研究的热点和焦点。.核酸代谢是维持基因组稳定性的重要物质基础，研究表明嘌呤代谢异常与肿瘤基因组稳定性密切相关，但其确切机制不明。本项目以儿童ALL为研究模型，研究ALL复发样本的基因组和代谢组特征，解析PRPS1调控癌基因压力和基因组稳定性的分子机制；同时以RAS和PRPS1突变遗传共存性为基础，从细胞、动物和患者等多层次研究PRPS1突变在肿瘤细胞克隆进化，获得性耐药和复发中的作用。我们研究发现儿童急性淋巴细胞白血病（ALL）复发样本中存在反馈抑制缺失的磷酸核糖焦磷酸合成酶（PRPS1）耐药突变，且与早期复发高度相关。PRPS1突变比例在临床复发前急剧增加，倾向于发生在RAS突变的ALL细胞中。PRPS1基因突变协同RAS突变可能会通过维持基因组稳定性以促进肿瘤耐药克隆的选择和扩增。证实了PRPS1和RAS突变的互作关系，为进一步研究核酸代谢在肿瘤发生、发展中的作用打下基础。这是第一次用全基因组深度测序研究基因组多样性和白血病细胞在用药压力下克隆演化的系统生物学研究。