携HIV-1 gp120 DNA的巨噬细胞经exosome对肺癌细胞的输入性翻译调控研究

HIV-1 associated lung cancer (HLAC) is an ideal human model for viral infection-mediated inflammation and tumor malignant progression. We have shown that HIV-1 gp120 DNA containing macrophages (BMM-gp120) behave similarly to the tumor-associated macrophages. We found BMM-gp120 can transport signals for translational modulation and exosomal proteins to lung cancer cells. Therefore, we propose to further address whether BMM-gp120 can promote malignant phenotypes of lung cancer cells via exosome-relevant translation modulations. We will isolate exosomes from both BMM-gp120 and its control BMM-GFP; as well as using translatomic strategy to evaluate how the two sorts of exosomes affect the translatome of lung cancer cells. Exosomal proteins will then be quantitatively analyzed by proteomics. Furthermore, we will detect the transported exosomal proteins in lung cancer cells by SILAC-based mass spectrometry. Per pathway analysis, we will identify possible translating mRNA (RNC-mRNA) biomarkers that are potentially relevant to HALC development. These target RNC-mRNAs and their mechanistic connections with exosomal proteins of the infected or uninfected macrophages will be validated in vitro. The candidate RNC-mRNAs will be subjected to animal experiments for confirmation. This study possesses a potential to unveil novel etiological mechanism in HALC in terms of tumor microenvironment and functional translatomics.

HIV相关肺癌（HALC）是研究病毒感染介导的炎症微环境与肿瘤恶性进展的理想人模型。我们的前期工作表明携HIV-1 gp120 DNA的巨噬细胞（BMM-gp120）具类肿瘤相关巨噬细胞表型，其可通过分泌蛋白质向肺癌细胞传递翻译调控信号和exosome蛋白。因此，本项目拟进一步回答BMM-gp120是否可通过exosome调控肺癌细胞的翻译以促进其恶性表型。我们将评价BMM-gp120及其对照BMM-GFP来源的exosome分别对肺癌细胞的翻译中mRNA（RNC-mRNA）的影响，用蛋白质组学研究exosome的差异蛋白质和蛋白转运，预测可能解释HALC病因机制的RNC-mRNA生物学标记物。进而在体外研究这些RNC-mRNA翻译比例改变与exosome蛋白的相关机制，并用动物实验验证这些RNC-mRNA对肿瘤进展的影响。本项目有望首次从肿瘤微环境和翻译组学角度揭示HALC的新病因机制。

本研究成功构建了HIV相关肺癌（HALC）的体外研究模型，发现携HIV-1 gp120 DNA的巨噬细胞（BMM-gp120）表现出M2型巨噬细胞特征。BMM-gp120向A549细胞转运的蛋白质与正常巨噬细胞有本质差别，其转运蛋白围绕肺癌细胞的增殖和迁移发挥作用，并验证了以ERK和TGF-β为代表的靶通路，我们已建立了EGFR L858R原发小鼠肺癌模型，正在进一步在体内验证BMM-gp120的肿瘤相关巨噬细胞本质。本研究的结果预示携HIV-1 gp120 DNA的巨噬细胞为促进肺癌细胞进展的病因机制之一。通过实施本项目，我们建立了以翻译组和蛋白质组为代表的真核细胞多组学研究方法，保证了从翻译延伸、翻译起始到蛋白质生物合成的整体研究策略。本项目研究首次建立了包括转运蛋白质组、蛋白聚集体蛋白质组和表观遗传干预蛋白质组等多个新蛋白质组研究方法和策略，进而发表了首个人类外泌体磷酸化蛋白质组。本项目进而开展了首个HIV慢性感染队列的病毒储存库评价研究，发现了HIV-1 DNA在抗逆转录病毒治疗条件下的统计学模型，实证了储存库评价的重要临床意义，体现了本研究的可持续性。本项目的资助下，项目负责人以通讯作者身份在包括PLoS Genetics、Journal Immunology和Journal of Proteome Research等期刊发表英文研究论文10篇，发表中文论文2篇。项目负责人作为发明人获得翻译组学发明专利授权2项，申请发明专利2项，获得实用新型专利授权1项。我们发明的适用于临床的外泌体提取方法已经产业化，获得国家食品药品检定研究院颁发的产品注册证，现已应用于临床实践。项目负责人在国际国内会议上做特邀报告9次。本项目共培养博士研究生4人，其中，2人已于2017年取得博士学位，并留在本实验室继续做博士后研究；培养硕士研究生15人，其中6人已取得硕士学位。