乳腺癌新致癌基因和新致癌通路的发掘和鉴定

Breast cancer is a leading cause of the death of female. Identification of breast cancer genes will not only improve our understating of the molecular mechanism of breast cancer tumorigenesis, but also be likely to raise the novel targets for developing the new breast cancer diagnostic kit and the specific anti breast cancer drug without the side effects caused by traditional anti-cancer therapy, for example chemotherapy. To identify new drivers of breast cancer, we employed the Sleeping Beauty transposon system in mice overexpressing N-57 deleted beta-catenin. By analysing common insertion sites (CISs) isolated from 38 tumors, we identified 138 breast cancer gene candidates. Comparison to human data sets suggested that 17 CIS-targeted genes (12.3%) have been reported to be mutated in human cancers. In addition, 34 CIS-targeted genes (24.6%) are found to be survival genes. We are further going to validate these genes both in vitro using various breast cell lines, shuch as Comma D, 4T1,MCF10A and MDA-MB-231,and in vivo using mouse as model. We intend to identify some new breast cancer genes and pathways to understand the molecular mechanism of breast tumorigenesis and provide targets for the development of new kits for breast cancer diagonosis and new drugs for breast cancer treatment.

我国预计每年有超过12万的乳腺癌新增病例。发掘和鉴定新的乳腺癌致癌基因和致癌通路，不仅有助于揭示乳腺癌发生发展的分子机制，而且还有助于发现新的药物靶点和乳腺癌检测的标记分子。我们利用睡美人转座子插入突变诱导乳腺肿瘤，通过对其中38个乳腺肿瘤的基因组睡美人转座子共同插入位点的分析，筛选到138个乳腺癌相关基因。进一步的分析发现，在138个乳腺癌基因中，有12.3%（17个）基因突变已经在人的肿瘤中被鉴定，有24.6%（34个）基因是生存基因。基于预实验的结果我们将通过在正常人/小鼠的乳腺细胞或乳腺癌细胞（如comma D、4T1、MCF10A、和MDA-MB-231等细胞系）中应用生化和分子生物学、细胞生物学、遗传学等手段研究乳腺癌相关候选基因结合体外细胞模型和体内小鼠模型，研究乳腺癌致癌基因和乳腺癌致癌通路，探索乳腺癌发生发展的分子机制，为研发乳腺癌检测技术和抗乳腺癌特效药提供理论依据。

乳腺癌是女性最主要的癌症类型。发掘和鉴定新的乳腺癌致癌基因和致癌通路，不仅有助于揭示乳腺癌发生发展的分子机制，而且还有助于发现新的药物靶点和乳腺癌检测的标记分子。本项目主要研究内容为利用转座子插入突变诱发肿瘤和基因组测序寻找转座子插入位点相连基因，通过生物信息学结合肿瘤病理学以及肿瘤转录组学分析这些基因进一步寻找乳腺癌候选基因，然后通过正常人/小鼠的乳腺细胞或乳腺癌细胞，结合体外和体内实验，研究这些乳腺癌候选基因和发掘新的乳腺癌致癌信号通路，探索乳腺癌的致癌机理。通过本项目的研究，我们挖掘到包括TRPS1、CD44和YAP等在内的126个编码与人同源蛋白的乳腺癌相关基因，并深入分析获得包括Hippo信号通路等在内的多个乳腺癌相关信号通路，通过深入的功能学研究，我们研究取得了以下重要结果：1）TRPS1调控去乙酰化酶家族的两个成员HDAC2和HDAC4的蛋白表达以及相应的下游的组蛋白H4上的第16位赖氨酸(H4K16)的乙酰化修饰，从而直接或间接调控细胞周期关键基因的表达从而控制肿瘤细胞周期进程和肿瘤细胞增殖，进而表现出既可以通过抑制EMT来达到抑癌的效果，又可以通过促进细胞的增殖与周期等起到致癌的效果，在癌症的发生发展过程中功能具有两面性； 2）CD44作为AKT、ERK和Hippo通路共同的上游因子，调控AKT、ERK和Hippo信号通路网络，从而调控癌细胞周期、增殖和肿瘤干细胞干性相关的基因的表达，是癌症潜在的治疗靶点之一；3）揭示转录因子、microRNAs和乳腺相关基因的基因转录调控网络结构及特征。本项目的研究发现并初步揭示了TRPS1、CD44、Hippo信号通路等在调控乳腺癌发生发展中的作用以及乳腺癌相关基因的转录调控网络，这些研究成果已经发表了3篇5 yr IF>5的研究性学术论文，这些研究论文已经被多个国际peer review的专业学术期刊论文所引用和正面评价，我们的研究成果已经对乳腺癌发生发展的机制研究产生一定的学术及社会影响，有重要的科学价值，同时我们本项目的研究还为后续开展的系统性深入研究乳腺癌发生发展的分子机制打下坚实的基础。