肾透明细胞癌中SETD2基因突变介导DNA错配修复系统功能受损的机制研究

Clear-cell renal cell carcinoma (ccRCC) can be distinguished by underlying gene mutations among which SETD2 mutation is recently found to be associated with high mutant frequency and prognosis. We previously found that SETD2 mutated ccRCC exhibited increased PI3K/AKT activity and resultant decrease of critical mismatch repair (MMR) machinery element PMS2. Homozygous loss of SETD2 and another MMR gene MLH1 on 3p also occurred at high odds ratio in ccRCC. These results indicate that SETD2 mutation could impair MMR function in ccRCC. We aim to integrate massive genomic database, collect ccRCC samples and perform molecular biological studies to assess the stability of MMR in different SETD2 status. We speculate that impairment of MMR causes hereditary instability and maintains tumour growth and invasiveness in SETD2-mutated ccRCC. Also, we surmise that addition of MMR proteins could enhance the efficacy of PI3Kβ inhibitor in SETD2-mutated ccRCC, holding promise to the development of targeted therapy in ccRCC with specific genomic background.

肾透明细胞癌(ccRCC)的发生发展与基因突变关系密切。近期发现SETD2基因在ccRCC中存在高频突变且与预后相关。我们前期发现SETD2突变可激活PI3K/AKT通路从而显著抑制DNA错配修复(MMR)系统中重要元件PMS2表达，而ccRCC组织中SETD2与另一MMR基因MLH1在3p上常发生共缺失，提示SETD2突变/缺失可能通过MLH1及PI3K/AKT/PMS2双重途径损害MMR功能。本项目将通过整合大型数据库数据、ccRCC组织学样本以及分子生物学实验全面分析MMR在SETD2突变型肾癌中的稳定性，首次尝试从MMR功能受损导致遗传不稳定的角度来阐述SETD2突变在肾癌中促进肿瘤增殖及侵袭的分子机理，揭示外源性提高MMR蛋白水平在增加SETD2突变型肾癌对PI3Kβ抑制剂敏感性中的作用和机制，为肾癌的发病机制和治疗提供新思路和新策略。

1.背景：肾透明细胞癌(ccRCC)的发生发展与基因突变关系密切。近期发现SETD2基因在ccRCC中存在高频突变且与预后相关。我们前期发现SETD2突变可激活PI3K/AKT通路从而显著抑制DNA错配修复(MMR)系统中重要元件PMS2表达，而ccRCC组织中SETD2与另一MMR基因MLH1在3p上常发生共缺失，提示SETD2可损害MMR功能。2.主要研究内容：本项目通过整合大型数据库数据、ccRCC组织学样本以及分子生物学实验全面分析MMR在SETD2突变型肾 癌中的稳定性，从MMR功能受损导致遗传不稳定的角度来阐述SETD2突变在肾癌中促进 肿瘤增殖及侵袭的分子机理，揭示外源性提高MMR蛋白水平在增加SETD2突变型肾癌对PI3Kβ抑制剂敏感性中的作用和机制。3.重要结果及关键数据：我们发现通过过表达MLH1以及PMS2，PI3Kβ抑制剂在SETD2-KD型肾癌细胞中药效无明显变化，但药效在H3K36me3耗尽后明显增强，细胞的增殖、侵袭、成瘤等能力均显著下降。卵内及动物模型的研究亦发现了相似的效果，我们认为，H3HK36me的活性是影响PI3Kβ抑制剂在SETD2突变型肾癌中药效的主要因素。通过在TCGA ccRCC中对9p缺失片段中最易受累基因进行生物信息学分析，我们发现无论CDKN2A、CDKN2B或MTAP的突变或片段缺失无一与SETD2突变/片段缺失于同一标本共存，CDKN2A缺失与SETD2缺失存在显著互斥性，我们认为，SETD2突变型肾癌中通过靶向9p基因可通过协同致死效应产生靶向抑制结果。SETD2突变型肿瘤的MMR受损，导致免疫源性更高，吸引更多的免疫细胞靠近，才需要特异性表达更多的负性调节因子。我们进一步研究了SETD2下游的基因，并通过初步研究发现，LRP家族蛋白LRP1表达在SETD2突变型肿瘤中富集，而LRP1对肿瘤免疫原性具有显著影响，同时与更差的预后相关。至此，我们认为，SETD2突变型肾癌可能对免疫调节点抑制剂敏感。4.科学意义：本课题实施过程中，形成一整套的对SETD2基因在肾癌中检测的方法、分子生物学相关技术及动物建模等方法，将为复旦大学泌尿外科研究所的分子生物学实验室和细胞学实验室提供新的研究条件和技术，并为以后此类研究的开展奠定扎实基础，为肾癌的发病癌的发病机制和治疗提供新思路和新策略。