Bmi1基因在MYC介导的肝癌干细胞起始进而诱发肝癌中的作用研究

Liver cancer is one of the common and deadliest cancer in the world. It has been reported that hepatic cancer stem cells mediate the hepatocarcinogenesis as tumor initiating cells. While the molecular mechanism should be extremely complicated and far from being revealed because of the involvement of multiple genes and signaling pathways. In our previous studies, we showed that steadily overexpression of MYC gene gave rise to hepatocarcinogenesis. Additional, the mRNA expression of Bmi1 gene was significantly upregulated in the isolated hepatic cancer stem cells. Meanwhile, we demonstrated that absence of Bmi1 gene could repress the hepatocarcinogenesis. Thus, we hypothesize that MYC and Bmi1 gene are both required in hepatic cancer stem cell mediated hepatic tumor initiation and there should be some link between them. In the current proposal, by knocking down Bmi1 using shRNA technology in MYC-derived hepatic cancer cell line, we plan to investigate that whether deletion of Bmi1 can change the cancer stem cell-like characteristics and the capabilities of proliferation, migration, invasion and tumorigenesis, of the MYC-driven cell line. We also plan to elucidate the role of Bmi1 in MYC-induced hepatocarcinogenesis in vivo by combining MYC hepatic cancer model by hydrodynamic injection and the Bmi1 knockout mouse model. An understanding of how Bmi1 mediate MYC-induced hepatic cancer stem cell inititated hepatocarcinogenesis is likely to be important in finding the specific effective therapeutic targets of liver cancer.

肝癌是全球范围内最常见的高致死率癌症之一。研究表明肝癌干细胞作为肿瘤起始细胞介导肝癌发生。但其中的分子机制十分复杂，涉及多基因及多信号通路的共同参与，目前远未阐明。我们前期研究发现在小鼠肝脏持续过表达MYC基因可以导致肝癌发生，且从中分离得到的肿瘤干细胞中Bmi1的表达显著升高。同时我们还发现Bmi1缺失可以抑制肝癌发生。由此我们推测MYC和Bmi1共同参与了肝癌干细胞介导的肿瘤细胞起始过程。本研究拟利用特异性shRNA关闭MYC肝癌细胞系中Bmi1的表达，明确Bmi1缺失是否引起肿瘤干细胞特征的退化，减弱细胞的增殖、迁移、侵袭及成瘤能力。同时，结合MYC肝癌模型和Bmi1-/-小鼠，通过体内实验明确Bmi1缺失是否会抑制肝癌发生发展，以及抑制肝癌干细胞的增殖。我们希望以此阐明Bmi1是否为MYC介导的肝癌干细胞增殖及由此引发的肝癌发生中所必需的基因，为开展肝癌分子靶向治疗提供实验基础。

肝癌是全球范围内最常见的高致死率癌症之一。研究表明肝癌干细胞作为肿瘤起始细胞介导肝癌发生。我们前期研究发现在小鼠肝脏持续过表达MYC基因可以导致肝癌发生，且从分离得到的肿瘤干细胞中Bmi1的表达显著升高。同时我们还发现Bmi1缺失可以抑制肝癌发生。由此我们推测MYC和Bmi1共同参与了肝癌干细胞介导的肿瘤细胞起始过程，两者在肝癌的发生发展中有着重要的作用和联系。为了验证以上猜想，我们从体内和体外两个方面进行了研究。首先，我们在过表达MYC的肝癌细胞系中沉默Bmi1，分别对细胞的增殖、凋亡、迁移、侵袭以及干细胞特性进行了研究。同时，结合MYC肝癌模型和Bmi1敲除小鼠，通过体内的实验证明Bmi1的缺失与肝癌发生发展以及肝癌干细胞增殖的关系。结果显示，在HCC3-4中沉默Bmi1后细胞的增殖减弱，迁移和侵袭的能力均下降。用流式检测HCC3-4细胞中SP细胞所占比例发现Bmi1沉默的细胞中SP细胞的比例明显下降，并且CD44及EpCAM阳性的细胞在Bmi1敲除细胞中所占比例也下降。另外沉默Bmi1的细胞的成瘤性显著降低。这些结果共同说明了Bmi1在MYC介导的肝癌中参与调控细胞的增殖、迁移和侵袭，并且Bmi1的缺失会导致MYC介导的肝癌干细胞的干细胞特性受到抑制。接着，我们在Bmi1敲除和正常小鼠中进行MYC肝癌模型的建立，八周后处死小鼠并去肝脏，发现在Bmi1敲除小鼠中未形成明显的肝脏肿瘤，而Bmi1 WT小鼠中有肿瘤产生。综合以上两个方面的结果，我们证明了Bmi1基因的缺失减少了MYC介导的肝癌干细胞并且抑制了肝癌的发生和发展，说明MYC和Bmi1在肝癌干细胞起始的肝癌发生中共同起到了重要的作用，并且在MYC介导的肝癌发生中Bmi1是必不可少的，这为肝癌个体化靶向治疗提供了实验基础。