通过体内全基因组RNA干扰筛选识别新的胰腺癌治疗靶点及其功能分析

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is one of the most malignant cancers worldwide. Its 5-year survival rate is less than 5%, because most patients have already developed to the advanced stage of local invasion or distant metastasis once diagnosed, and missed the chances of curable surgical resection. We aimed at identifying novel therapeutic targets in PDAC. We performed genome-wide RNAi screening in PDAC xenografted mice model. MLL4 was identified as a potential oncogene highly associated with PDAC. The oncogenic activity of MLL4 was validated by our subsequent in vitro cell model and in vivo mouse model. We also identified the downstream targets of MLL4 by gene expression microarray. We found that a series of cancer associated genes were regulated by MLL4 through H3K4 methylation. In this proposal, we will further characterize the oncogenic roles of MLL4 in PDAC and delineate the underlying mechanisms. We will also characterize the function of the other genes such as GRIN2D、SNRK and ADH5 that were identified by RNAi screening in PDAC. Knowledge gained from this project will pave the way for the development of novel therapeutics for PDAC.

胰腺癌的预后极差，早期的研究发现了一些在胰腺癌发生发展中起了重要作用的关键基因如K-ras，p16，p53，DPC4/Smad4，Cyclin D1及p21等。然而，在过去的30年，胰腺癌的临床疗效却并没有实质性的提升。因此，寻找新的胰腺癌治疗靶点具有迫切的临床意义。申请人通过人全基因组RNAi筛选发现MLL4基因可能是一个新的胰腺癌治疗靶点。前期研究发现：MLL4在胰腺癌中具有显著的致癌活性；通过基因芯片，我们找到了MLL4在胰腺癌中直接调控的下游靶标; MLL4可能通过H3K4甲基化来调控下游基因表达。在本课题中，我们将深入研究MLL4在胰腺癌发生发展中的作用及其分子机制；并解析MLL4通路在胰腺癌中的临床意义。此外，我们也将研究RNAi筛选出来的其他相关基因如GRIN2D、SNRK、ADH5等在胰腺癌中的功能。本课题的实验结果将为发展新的抗胰腺癌疗法提供理论基础。

胰腺导管腺癌占胰腺癌的90%以上，预后差，是癌导致死亡的第四大原因，因此迫切需要发现新的药物治疗靶点。我们建立了一个针对整个人类基因组的慢病毒shRNA库，并进行了体内全基因组RNAi筛选，随后进行了微阵列分析，以识别可能与胰腺癌肿瘤发生相关的候选基因。我们发现MLL家族的组蛋白H3赖氨酸4 (H3K4)甲基转移酶MLL4，又称KMT2B是胰腺癌肿瘤发生的重要基因。组蛋白不同位置的赖氨酸甲基化是由MLL家族的SET结构域完成的，SET结构域的异常活性导致基因表达失常从而导致癌症发生。..我们发现MLL4的表达在胰腺癌细胞系和人胰腺癌组织中频繁上调，表明了其在胰腺癌肿瘤发生中的潜在作用。我们推测MLL4的SET结构域在胰腺癌的发生发展中起着重要的作用。为了表征MLL4的SET结构域在胰腺癌发展中的致瘤作用，我们分别在胰腺癌细胞中对MLL4和MLL4的SET结构域进行了功能获得和功能丧失的实验。过表达MLL4的SET结构域促进细胞增殖、集落形成、细胞迁移和侵袭，表明其在胰腺癌细胞中的致癌作用。相反，MLL4缺失的胰腺癌细胞在裸鼠异种移植模型中肿瘤生长明显减少。 .通过基因表达芯片分析，我们在胰腺癌细胞系中鉴定了被MLL4激活和抑制表达的靶基因，MLL4通过对这些靶基因的表达调控参与胰腺癌的发生发展进程。为进一步阐明MLL4是否通过调控H3K4甲基化激活和抑制靶基因的表达，我们在MLL4缺失的胰腺癌细胞中研究了H3K4甲基化的活性。MLL4的敲低降低了H3K4Me2、H3K4Me3以及MLL4协同蛋白复合物(WRAD complex)在MLL4靶基因启动子区域的占据，提示MLL4通过H3K4甲基化调控下游基因的表达。 .我们的研究结果表明，在胰腺癌细胞中异常过表达MLL4会改变其下游的癌基因和肿瘤抑制基因，从而促进胰腺癌的肿瘤发生。因此，靶向MLL4可能成为治疗胰腺癌的潜在方法。