Runx2调控brachyury在脊索瘤发生及恶性生物学行为的机制研究

Chordoma is the most commonly primary malignant spine tumor, with strong invasion, high recurrence rate, and late tendency for distant metastasis. However，there is no definite molecular mechanism and effective therapeutic targets about it. Our team found that an important transcription factor Runx2 is highly expressed in chordoma. We have constructed CD24 loci-based notochord Runx2 overexpression transgenic mice and found that Runx2 induce proliferation and bone destruction of chordoma. Further study showed Runx2 could regulate the expression of some chordoma specific growth factor, such as brachyury and galectin-3. This process may be the key mechanism about generation and progression of chordoma. Therefore, we prepare to explore the specific role of Runx2 in regulating brachyury and galectin-3 in not only molecular and cellular levels but also animal models, and aim to clarify that this mechanism mediates the generation and malignant biological behavior of chordoma. In this study we can provide the new theory of the molecular mechanism in the generation and malignant behavior of human chordoma, and further provide new direction and medicine targets for the cure of chordoma.

脊索瘤是一种常见的原发恶性脊柱肿瘤，具有侵袭性强、复发率高、晚期易转移的特点，其发生及发展的分子机制尚不清楚，缺乏有效的治疗靶点。本课题组通过分析比较脊索瘤原代细胞及原位髓核细胞中基因表达谱，发现转录因子Runx2在脊索瘤中高表达。随后，我们构建了基于CD24基因座的转基因鼠模型（脊索系统高表达Runx2）证实Runx2参与脊索瘤形成及骨破坏。进一步机制研究发现Runx2可调控Brachyury、Galectin-3等脊索瘤相关因子表达，这可能是调控脊索瘤形成及恶性转化的关键分子机制。基于此，本项目拟从分子、细胞水平结合转基因模型在体实验，重点探讨Runx2调控Brachyury、Galectin-3等脊索瘤相关因子的分子机制，及此调控对脊索瘤形成及恶性生物学行为的影响。本课题的开展将为脊索瘤的发病机制提供重要的分子基础，为脊索瘤的治疗提供新的药物靶点及理论依据。

背景:脊索瘤是一种常见的原发恶性脊柱肿瘤，具有侵袭性强、复发率高、晚期易转移的特点，其可造成剧烈疼痛、病理性骨折、进行性神经功能障碍，导致患者瘫痪，甚至威及患者生命。目前脊索瘤的发生及生物学行为的机制尚不清楚，这已成为脊索瘤基础研究与临床治疗的瓶颈。.研究内容与结果:通过组建多中心脊索瘤患者临床资料库，我们分析了341例脊索瘤患者的临床资料，我们发现脊索瘤临床预后差，术后复发率高，远期生存期较短。通过基因芯片分析发现Runx2在脊索瘤中表达升高，大样本组织芯片和细胞定位实验发现Runx2与brachyury存在相关性和共表达，通过ATAC-seq和H3K27ac的CHIP-seq实验发现，Runx2与brachyury在脊索瘤中存在转录激活。敲低脊索瘤细胞中的Runx2与brachyury可在细胞、动物水平显著抑制细胞的增殖及侵袭能力。我们利用TALEN技术构建了鼠脊索系统特异性高表达 Runx2的转基因小鼠，发现其在小鼠椎体内部可见类似脊索瘤样的占位性改变以及病理性骨破坏。由于Runx2与骨微环境形成密切相关，通过影像组学分析结合染色体三维结构测序，我们发现脊索瘤确实与骨形成及骨微环境密切相关。.结论:我们认为Runx2在脊索瘤的发生中起到关键作用，其通过影响骨微环境、调控brachyury实现对脊索瘤发生、侵袭的影响。本研究成果阐述了脊索瘤发生及恶性生物学行为的部分机制，为脊索瘤的治疗提供新的理论依据及药物靶点，对于改善脊索瘤患者的治疗以及预后具有积极的意义。本项目研究成果在Signal Transduct Target Ther等期刊发表论文5篇，已投稿论文2篇。