食管鳞癌重要分子畸变的异质性及靶向治疗的分子基础研究

Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is the fourth most common cancer in China. Targeting therapy is one of the tendencies for clinical management of the disease. By whole exome sequencing, oligonucleotide array-based comparative genomic hybridization (array-CGH) and high-throughput immunohistochemistry, we found multiple recurrent mutated, amplified, and over-expressed genes, including targets of several targeted drugs or inhibitors. We obtained candidate combinations of the recurrent gene alterations, and also observed the intratumor heterogeneity of genetic alterations. Based on the previous findings, we will focus on the following studies: 1) validating the combinations in large sample size, by using multiple intratumoral sites; establishing the “heterogeneous alteration mode” (combination of major cells and the second major cells) of ESCC in China; 2) investigating the impact of the “heterogeneous alteration mode” on the sensitivity and resistance to the drugs and inhibitors, by using the mixed cell models and animal models of the candidate alterations; 3) investigating changes of related signaling pathways, and elucidating the molecular mechanisms of the drug resistance resulted from the “heterogeneous alteration mode”. This project will contribute to provide important theoretical principle for individual targeted therapy of ESCC, with significant scientific meanings and application prospects.

建立食管癌的靶向治疗是临床亟待发展的方向之一。我们前期通过较大样本免疫组织化学、array-CGH、以及全外显子组测序分析，在食管癌发现多个高频突变、扩增和高表达基因，并且观察到同一肿瘤内部存在畸变细胞异质性。对其中一些具有靶向药或抑制剂的畸变分子初步聚类分析，发现含有PI3K和EGFR高表达、ERBB4突变的畸变组合病例覆盖60%以上的食管癌。本项目拟在此基础上，对前期获得的畸变组合利用新病例的瘤内多部位样本进行验证，分析揭示我国食管癌基于肿瘤内部异质性的主要畸变模式；选取针对主要模式中不同畸变分子的靶向药或抑制剂，利用复合畸变细胞模型和动物模型，研究异质性模式对靶向抑制的敏感性和耐受性影响及其相关信号通路的变化，阐明重要畸变异质性导致对靶向抑制耐受的分子机制。基于目前临床尚无食管癌靶向药，本项目将为食管癌的个体化靶向治疗提前奠定好扎实的理论基础，具有重要的科学意义和应用前景。

食管癌的死亡率位于我国恶性肿瘤的第四位，总体五年生存率较低。目前临床上尚无针对食管癌的靶向药，因此建立食管癌的靶向治疗是临床亟待发展的方向之一。.本项目的主要研究内容包括：分析揭示我国食管癌基于肿瘤内部异质性的主要畸变模式；研究异质性模式对靶向抑制的敏感性和耐受性影响及其相关信号通路的变化；阐明重要畸变异质性导致对靶向抑制耐受的分子机制。.本项目取得的重要结果和创新性发现包括：（1）较全面鉴定了食管癌中的分子畸变和候选靶点，建立了食管癌“常见分子畸变谱”。（2）研究了食管癌的基因突变、拷贝数畸变、甲基化改变、RNA和蛋白异常表达的瘤内异质性情况，获得了食管癌“常见细胞异质性模式”。（3）揭示了癌基因MAP4促进食管癌细胞侵袭迁移的作用机制，抑癌基因FAT家族基因、ZNF750和FBXW7等抑制食管癌细胞恶性表型的作用机制。（4）对70种药物进行了筛选，发现Trametinib、Entinostat等药物对于食管癌细胞具有较好的抑制效果。（5）针对部分候选靶点分子，在细胞和动物模型中获得了其药物敏感性及下游信号通路受抑制、耐受性及其分子机制、以及逆转耐受的靶向组合：初步揭示Trametinib、Entinostat、Plumbagin等药物抑制食管癌细胞和肿瘤生长的作用机制。（6）本项目共发表11篇SCI收录论文，包括Nature Genetics（2篇）、Gut、Clinical Cancer Research、Oncogene等。.以上结果为阐明食管癌发生发展的分子机理、研发食管癌的分子标志和靶向药物提供了重要理论依据，并为食管癌的个体化靶向治疗提前奠定了扎实的基础，具有重要的科学意义和应用前景。