染色体9p21.3区域遗传变异与体细胞突变在食管鳞癌发生中的作用及其生物学机制研究

The chromosome 9p21.3 region has been identified as a susceptibility locus for multiple types of cancer. Our study found that genetic variants in 9p21.3 were significantly associated with the esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) risk and these variants can influence CDKN2A, CDKN2B and ANRIL expression. Whole exome sequencing studies have found that protein-coding sequence mutations of CDKN2A may driver ESCC tumorigenesis. Recent studies have revealed that non-coding region may also contain driver mutations for carcinogenesis. Based on these evidences, we hypothesize that genetic variants and somatic mutations in 9p21.3 may affect ESCC pathogenesis by inducing the abnormalities of ANRIL expression and CDKN2A/2B regulation, and further influence the ESCC risk or drive tumorigenesis of ESCC. Therefore, current project is going to explore the relationship between genetic and somatic variation in 9p21.3 and ESCC pathogenesis based on targeted sequencing, and further analysis the genetic variants and somatic mutations in independent population. Then we plan to illustrate the regulatory mechanisms of relevant variants and mutations and determine the functional variants and driver mutations in ESCC pathogenesis using bioinformatics and molecular biology methods. In combination with cell and animal model, we further plan to investigate the regulatory mechanisms of relevant genes in ESCC pathogenesis. These efforts will lay the foundation for elucidating the pathogenesis of ESCC and finally promoting the personalized prevention and treatment for ESCC.

研究表明染色体9p21.3区域是多种肿瘤的易感区域，我们前期研究发现该区域遗传变异与食管鳞癌易感性相关，并与该区域ANRIL和CDKN2A/2B基因表达存在相关性；全外显子组测序研究发现CDKN2A编码区存在食管鳞癌驱动突变。最近的研究显示非编码区突变也可能是肿瘤发生的驱动突变。因此，我们提出：9p21.3区域遗传变异和非编码区突变可能影响ANRIL基因功能进而导致CDKN2A/2B的异常调控，最终影响食管鳞癌发生风险或驱动食管鳞癌发生。本课题拟首先对9p21.3区域进行定位捕获测序，并利用大样本人群验证解析该区域与食管鳞癌发生相关的遗传变异和体细胞突变；进而利用生物信息学分析和分子生物学实验研究这些遗传变异和突变影响该区域基因表达的调控机制，确定致病位点和驱动突变；应用细胞实验和动物模型揭示相关基因参与食管鳞癌发生进程的机制。本研究将为阐明食管鳞癌的发生机制以及促进其个体化防治奠定基础。

全基因组关联研究（GWAS）将9p21.3区域遗传变异与多种肿瘤发病风险联系起来。然而，9p21.3区域遗传变异在食管鳞癌（ESCC）发展中的作用尚不清楚。大样本的关联分析发现9p21.3区域的2个遗传变异（rs7023329及rs1679013）与食管鳞癌发病风险显著相关；而rs7023329及rs1679013的基因型与食管鳞癌临床参数间无显著相关性。此外，我们还发现rs7023329及rs1679013的遗传变异可分别影响MTAP及CDKN2B基因的表达。研究结果表明，9p21.3区域遗传变异可能调节该区域基因表达有助于食管鳞癌易感性的发生。.基于捕获测序的肿瘤突变负荷评估（TMB）正日益取代全外显子组测序（WES）并成为肿瘤诊治的生物标志物。然而，TMB的预后价值仍然存在争议，且其在食管鳞癌中缺乏准确性高和可用性强的基因谱。我们首先获得了45例食管鳞癌患者的WES基因组突变情况。结合既往的WES研究，对驱动基因进行筛选并对192例食管鳞癌患者进行捕获测序。通过相关性分析发现：161个高频突变的基因计算TMB的准确性与WES结果的TMB显著相关，同时生存分析发现高TMB是预测食管鳞癌较差预后的独立预后因子。与此同时，我们还发现四个高频突变基因（OR11H12、ADGRV1、EYS和CUBN）也可预测食管鳞癌的预后。该项研究为进一步探索TMB在ESCC中作用提供了参考。.进一步我们对兴趣的内含子SNP位点，包括LRFN2 （rs2494938）、DNAH11 （rs2285947）和PLCXD2 （rs2399395），在食管鳞癌预后中的作用进行了探索，发现rs2494938、rs2285947位点的多态性作为ESCC的独立预后生物标志物。随后，我们发现LRFN2基因在食管鳞癌组织中低表达，且高表达者预后优于低表达者；此外，LRFN2可抑制食管鳞癌细胞的增殖、侵袭及促进凋亡等过程。.最后，我们还对肿瘤相关基因PRAF2进行了相关探索，我们发现食管鳞癌组织中PRAF2 mRNA表达明显高于癌旁组织。生存分析显示，高PRAF2 mRNA表达与食管鳞癌较差的总生存相关。体外实验表明，PRAF2表达的下调可抑制食管鳞癌细胞的增殖、细胞周期进展和细胞侵袭，诱导细胞凋亡。我们结果表明PRAF2可作为一种潜在的预后生物标志物，并可作为食管鳞癌潜在的治疗靶点。