FOXP2转录调控雄激素受体表达驱动前列腺肿瘤发生及其机理研究

Prostate cancer (PCa) is the most commonly diagnosed cancer worldwide in men. However, oncogenic drivers in prostate tumors remain unclear. We have identified that previously unreported FOXP2 and its fusion genes were able to transform human benign RWPE-1 cells and NIH3T3 cells into tumor cells. Moreover, we have found that FOXP2 were able to up-regulate androgen receptor (AR), which plays a critical role in development of PCa. These data suggested that the underlying synergy between FOXP2 and AR could be a potential driver in prostate tumorigenesis. Here, we, firstly, will further investigate the mechanism by which FOXP2 transcriptionally activates AR expression, and the synergic role in malignant transformation between FOXP2 and AR using anchorage-independent growth assay in vitro, and FOXP2 transgenic mouse model in vivo. Secondly, we will indentify the potential molecular bases that FOXP2 initiates the tumorigenesis of prostate. Finally, we will evaluate the association of tumor-related molecular events driven by FOXP2 with clinical features of individuals with PCa. Our study aims to identify molecular determinants of prostate cancer initiation and to establish a potential diagnostic marker and therapeutic target of PCa.

认识前列腺癌发病中的驱动因子是提高早期诊治、减少高病死率的关键。我们在前期首次发现：FOXP2能转化人良性前列腺上皮细胞及小鼠正常细胞成为肿瘤细胞，并可上调雄激素受体(AR)的表达。据此，我们提出假说：FOXP2是驱动前列腺肿瘤发生的关键因子，上调AR可能协同FOXP2促进肿瘤发生。本研究拟1）通过ChIP、CRISPR-Cas9基因编辑、shRNA介导的敲低等方法，在细胞和免疫缺陷鼠水平明确FOXP2调控AR的机制及这种调控在肿瘤形成中的作用；2）在前列腺上皮细胞特异表达FOXP2的转基因小鼠中验证其调控AR驱动前列腺肿瘤的发生；3）通过对我们既有细胞模型的ChIP-seq、RNA-seq、全基因测序分析并联合TCGA公共数据，探索FOXP2驱动前列腺肿瘤发生的分子事件。随后结合临床数据，探讨其与前列腺癌临床表型的关系。结果将为前列腺癌的早期诊治提供线索，具有重要的临床意义。

识别驱动前列腺癌发生的分子事件有助于认识前列腺癌的发生机制，也是提高早期诊治、减少高病死率的关键。本研究通过分析人前列腺正常组织和细胞、良性前列腺增生组织、前列腺癌前病变和前列腺癌组织及其细胞株中FOXP2的表达情况，初步明确该转录因子在正常前列腺上皮细胞中微弱表达或不表达，但在发生恶性转化的上皮细胞中表达明显升高。其次，我们在前列腺上皮细胞特异性表达FOXP2及其融合基因FOXP2-CPED1的小鼠模型，人前列腺良性上皮细胞RWPE1以及shRNA介导FOXP2表达缺陷的人前列腺癌细胞株（LNCaP和PC3）中进一步证实：FOXP2作为癌基因在驱动正常前列腺上皮细胞发生恶性转化和前列腺癌细胞的进展中发挥重要作用。分析255个呈现FOXP2高或低表达的前列腺癌组织的全转录组数据，我们发现FOXP2的表达水平与HGF、MET、PIK3R1和PIK3CA的表达显著正相关。进一步，分析另外3组人前列腺癌的表达谱数据，以及检测FOPX2及其FOXP2-CPED1恶性转化的RWPE1细胞和小鼠3T3细胞中的分子表达，一致性支持FOXP2可能上调癌信号HGF-MET的表达。通过检测FOPX2及其融合变异恶性转化的RWPE1细胞和小鼠NIH3T3细胞、shRNA稳定抑制内源性FOXP2表达的前列腺癌细胞，以及ARR2Pb-FOXP2 和ARR2Pb-FOXP2-CPED1转基因小鼠的前列腺上皮细胞中的MET信号，提示FOXP2可能通过转录上调MET的表达，进而活化MET-AKT癌信号。进一步，分析FOXP2表达的RWPE1细胞的ChIP-seq数据，结果显示FOXP2靶向结合到MET的启动子区。最后，给予FOPX2及其融合基因转化的RWPE1细胞和小鼠NIH3T3细胞MET和AKT的小分子抑制剂，细胞均表现出对抑制剂的高敏感性和细胞生长的明显抑制。此外，分析499例人前列腺癌的临床数据，我们发现高表达FOXP2或其拷贝数增的肿瘤有更高的肿瘤恶性程度。FOXP2的拷贝数增多频繁发生于ETV融合基因阴性的前列腺癌组织。.本研究首次证实FOXP2能驱动前列腺上皮细胞发生恶性转化，并初步明确FOXP2在前列腺癌的发生和发展中发挥作用部分是通过活化MET-AKT癌信号。我们的研究为理解前列腺的发生提供新的数据，并可能为治疗FOXP2高表达的难治性前列腺癌提供线索。