罗勒多糖对肝癌缺氧微环境下组蛋白H3K4及H3K9甲基化动态平衡的调节作用研究

Hypoxia microenvironment of solid tumor is associated with invasion and metastasis. Hypoxia inducing factor HIF-1α was increased under hypoxia.The latest research showed that histone demethylases JMJD1A, JMJD2B, JARID1B are HIF-1α dependent,LSD1 and G9a is also activated under hypoxia, and these histone demethylases promoted H3K4 and H3K9 demethylation, which disturbed the dynamic equilibrium of histone methylation, thus affected the stabilization of chromosome structure and gene transcription and expression.Therefore, histone demethylases were proposed to act as new targets of treating cancer. Basil polysaccharide was first discovered by our research team as a new drug for antimetastasis of tumor. Our past research work have demonstrated that Basil polysaccharide can prevent metastasis of tumor via regulating hypoxia microenvironment and expression of HIF-1α, in this case, we hypothesized that Basil polysaccharide prevented tumor metastasis via regulating the pathway of "HIF-1α- - JMJD1A, JMJD2B, JARID1B, LSD1,G9a- - H3K4, H3K9 demethylation-metastasis associated gene dysfunction". We will research the above pathway in vivo and in vitro to reveal the epigenetics mechanism of Basil polysaccharide.

实体瘤缺氧微环境与侵袭转移密切相关。肿瘤缺氧使缺氧诱导因子HIF-1α表达升高。研究表明，组蛋白去甲基化酶JMJD1A,JMJD2B, JARID1B的激活依赖于HIF-1α的表达，且LSD1和组蛋白甲基化酶G9a也在缺氧时被激活，这些酶调节组蛋白H3K4和H3K9的甲基化动态平衡，影响染色体结构稳定，导致基因异常表达。因此，最近组蛋白去甲基化酶被提出可作为治疗癌症的新靶标。罗勒多糖是本课题组从活血化瘀方中发现的抗肿瘤转移新药，前期研究证明罗勒多糖通过调节HIF-1α的表达实现抗肿瘤转移，因此我们提出假说：罗勒多糖可通过干预"HIF-1α- - JMJD1A, JMJD2B, JARID1B, LSD1，G9a- - H3K4, H3K9去甲基化-肿瘤转移相关基因异常表达"的通路来发挥抗肿瘤转移作用。通过体内实验和体外实验验证罗勒多糖干预上述通路的作用，从而揭示罗勒多糖抗肿瘤转移的作用机制。

肝癌是全球最为常见的恶性肿瘤之一。在全球范围内，肝癌是第六大常见恶性肿瘤，并高居癌症死因的第三位。 肝癌预后差，临床治疗困难，是当前严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一。导致肝癌治疗效果不佳的主要原因是侵袭转移。在肝癌的发生和发展过程中，肿瘤组织乏氧是始终存在的现象。在乏氧条件下，肿瘤细胞受到多种因素的刺激导致侵袭转移的能力增强。缺氧微环境下，为了激活相关基因的转录，HIF-1α募集了一系列的协同因子来对组蛋白进行修饰，包括组蛋白的乙酰化和甲基化。组蛋白的乙酰化和甲基化在缺氧微环境下基因的调节过程中起着关键作用，控制着HIF-1α下游一系列靶基因的表达，与肿瘤发生发展关系密切。罗勒多糖是从经典的活血化瘀中药罗勒中发现的抗肿瘤转移药物。前期研究发现，罗勒多糖能够下调肿瘤组织中HIF-1α的表达，并通过影响肿瘤缺氧微环境下的血管生成、细胞运动、细胞凋亡发挥抗肿瘤转移的作用。.本项目通过研究缺氧条件下组蛋白去甲基化酶的表达及组蛋白的甲基化水平，从表观遗传学这一角度探索罗勒多糖抗肿瘤转移的可能机制。实验建立具有不同转移潜能的肝癌细胞MHCC97H和MHCC97L的缺氧模型（体外缺氧实验）和大鼠移植性Walker-256肝癌行HAL术模型（体内缺氧实验），通过罗勒多糖干预，观察给药后肿瘤细胞的侵袭转移能力及相关基因蛋白的表达。实验结果显示，罗勒多糖能抑制缺氧条件下MHCC97H和MHCC97L细胞的侵袭和转移能力，并能减少动物模型腹腔肿瘤转移数。罗勒多糖能下调缺氧模型中HIF-1α的表达，改善肿瘤缺氧微环境，并能通过调节组蛋白甲基化酶和去甲基化酶G9a、LSD1、JMJD1A、JMJD2B、JARID1B的表达，降低组蛋白H3K9me2的甲基化水平，进而调节肿瘤细胞和组织中VEGF、THBS4及E-cadherin的表达，抑制肿瘤的侵袭转移。.研究结果证实罗勒多糖对缺氧条件下组蛋白甲基化有调节作用。由于组蛋白甲基化是一个动态调节过程，受到多种因素的影响，需进一步研究缺氧时肝癌细胞中其它影响组蛋白动态平衡的因素，从而探讨其在诱导组蛋白甲基化和基因调节中的重要性，揭示肿瘤发生发展的机制，为肝癌的治疗提供更多的理论依据及发现新的治疗靶点。.承本项目资助，已发表SCI论文3篇， 在中文核心期刊发表3篇论文，在中文科技核心期刊发表1篇论文。