利用肝细胞特异性K-ras激活突变基因敲入小鼠研究Ras信号通路在肝细胞癌发生发展中的功能和机制

Previous clinical and in vitro studies have demonstrated that activation of Ras signaling plays important roles in hepatocellular carcinogenesis and development. However, the in vivo functions of activation of Ras signaling in mammals are largely unknown. In this study, a hepatocyte-specific activation mutant allele of K-ras was generated in mice by using the Cre-loxP system. Through molecular biological methods and gene chips such as miRNAs array, we will analyze the phenotypes of hepatocyte-specific K-ras mutant mice or K-ras mutant and HBx transgeneic mice. Next, we will assess the functions of the candidate molecules in some cellular process, and meanwhile detect the expression change of Ras signaling and candidate molecules, and the correlation between them in human liver cancer samples. Finally, we will assess the effect of 1-2 miRNAs on treatment of hepatocellular carcinoma in our mouse models. The above results will provide new insights for better understanding of the function and mechanisms of Ras signaling in hepatic tumorigenesis and development, and new drug targets and mouse models for the research of individualized medicine.

临床标本和体外细胞研究提示Ras信号通路激活在肝细胞癌的发生发展过程中发挥重要的作用，但在体内哺乳动物水平仍缺少证据支持。本研究将利用基于Cre-LoxP系统的条件基因敲入技术在小鼠肝细胞中特异性地表达K-ras激活突变。综合利用各种分子生物学以及miRNAs等多种表达芯片等高通量手段对K-ras激活突变基因敲入小鼠以及同时携带K-ras激活突变和HBx转基因的小鼠进行系统的表型分析。筛选部分在小鼠肝癌中差异表达的分子进一步在体外细胞实验中验证其各种细胞学功能以及受Ras信号通路调节的机制，同时结合人肝癌标本检测差异表达分子的变化。最后探索1-2种Ras信号通路下游miRNAs在小鼠肝癌模型中的治疗效果。上述研究将为明确Ras信号通路激活在肝癌中的作用提供新的体内遗传学证据，为针对Ras信号通路的肝癌个体化治疗策略研究提供理论基础和新的靶标，以及提供新的与人类肝癌发生发展过程相似的小鼠模型

研究者在7%的临床肝癌样本中发现Kras的激活突变，在几乎所有的肝癌组织中发现Ras信号通路的激活。但在哺乳动物体内Kras激活是否能够影响肝细胞癌发生发展至今尚无报道。. 我们利用组织特异性条件基因敲入技术在小鼠肝细胞特异性表达激活突变的Kras基因，46%的Kras小鼠在出生10个月后发生肝细胞癌。通过与HBV的X蛋白 (HBx)转基因小鼠交配得到Kras激活突变和HBx双转基因小鼠。与Kras 激活突变或HBx单转基因小鼠相比，双转基因小鼠表现为生存缩短、肝细胞癌发生潜伏期提前、外显率提高、癌巢数量和大小增加以及分化程度降低。进一步研究表明Kras激活突变和HBx协同促进肝细胞的增殖。在分子水平上，我们发现HBx可能通过调节众多信号通路如Akt、MAPK、p53 和TGF-β等促进Kras 激活导致的肝细胞癌发生发展。研究成果滕艳作为共同通讯作者发表在2014年10月的《Oncogene》上。.我们首次在体内证实肝细胞特异性Kras激活突变导致小鼠发生肝细胞癌，发现HBx和Kras 激活突变协同促进小鼠肝细胞癌的发生发展。上述发现为理解人类肝细胞癌发生机制提供全新的认识，并为肝细胞癌的诊治奠定了理论基础和提供了新的实验动物模型。