HCR小鼠上肝细胞癌早期诊断和药物疗效评价新模式研究

Early diagnosis and drug development for hepatocellular carcinoma (HCC) is a challenging mission worldwide. Initially, we established a HCR（hepatocarcinogenesis reporter，HCR）mouse model by combining the embryonic stem cell gene knock-in technique and bioluminescent imaging (BLI) technology that is suitable for monitoring experiments on small animals. This HCR mouse model enables in vivo, non-invasive, longitudinal monitoring of liver tumor growth and progression, and provides a powerful tool for the investigation of HCC. In this project, on the basis of these HCR mice, further investigations will be undertaken, including: 1) establish a novel in vivo HCC mouse model that can be used to evaluate the curative effect of therapeutics by monitoring the BLI signal changes accompanying the HCC tumor development after drug intervention and apply it to the potential anti-cancer drug screening; 2) screen new HCC early diagnostic biomarkers through proteomics and microarray analysis, identify them with the BLI monitoring system in the HCR mice, and develop a novel HCC early diagnostic pattern; 3) take advantage of the alpha-fetoprotein (AFP) gene deficiency in the HCR mice, to explore the functions and possible molecular mechanism of the AFP gene that is involved in the development, process and metastasis of HCC. The findings of this project will shed new light on the molecular mechanisms of HCC carcinogenesis. Furthermore, the novel strategies developed in this project will be of great help in HCC early diagnosis and therapeutic screening.

肝细胞癌（HCC）早期诊断和药物研发是世界性难题。运用胚胎干细胞基因敲入技术，结合适于小动物的生物发光BLI分子成像方法，我们初步构建了一个HCR模式小鼠，可以活体无创、实时连续观测原发性HCC发生发展的全过程。此小鼠为HCC的研究找到了新途径。本项目将在HCR小鼠模型上开展进一步的研究和利用：1）通过观测药物介入后BLI信号变化和肿瘤消长，建立一个能够BLI活体检测的HCC药物介入疗效评价小鼠模型，进行抗癌药物筛选；2）结合蛋白质组学和基因芯片分析，开展新的HCC早期诊断分子标志物筛选和诊断模式构建；3）利用HCR小鼠同时是甲胎蛋白基因敲除小鼠，研究甲胎蛋白基因对HCC的发生发展和转移扩散的影响及分子机理。本项目研究结果不仅可以加深对HCC病因的理论认识，同时在其早期诊断和药物筛选上具有重要应用价值。

肝细胞癌（Hepatocellular carcinoma，HCC）的诊断治疗是世界性难题。甲胎蛋白（α-fetoprotein，AFP）是临床上广泛应用的HCC诊断标记物，但其在HCC中的功能至今仍存争议。在活体无创可连续观测原发性HCC 形成的HCR 模式小鼠上，我们已经初步构建了新的能够BLI 活体检测药物疗效的小鼠模型。在HCR小鼠基础上，我们建立了甲胎蛋白（AFP）基因敲除afp-/-小鼠, 并通过DEN诱导明确AFP促进HCC的生长，起着促癌基因的作用。在人HCC中，AFP也起着同样的促癌作用。AFP通过抑制Fas蛋白及其所介导的细胞凋亡促进肿瘤生长。分子机制上，我们发现AFP通过Fas的3’-UTR区域来调节Fas蛋白的翻译，而这种作用与AFP与mRNA结合蛋白HuR的结合有关。AFP与HuR相互作用影响HuR的细胞定位，使其停留在细胞质中，与Fas的3’-UTR区域结合进而抑制Fas的翻译。AFP对Fas的调控影响抗肿瘤药物的敏感性。奥沙立铂能够显著抑制AFP表达，在AFP高表达的癌细胞中显示更强的杀伤性。奥沙立铂与索拉非尼共同作用对癌细胞杀伤起到增效作用。总结本部分工作，我们的研究明确了AFP在HCC中生长和药物治疗中的作用并阐明了相关分子机制，对肝癌的基础研究和临床治疗均具有重要意义（相关SCI论文正在投稿过程中）。Recql5是我们在本项目中发现的与肝损伤和HCC相关的新靶点基因。Recql5基因缺失增加DNA损伤，促进肝细胞凋亡，从而导致肝损伤加剧和HCC发生。Recql5的作用与其调控的氧化反应相关基因和CYP450活性改变有关（World J Gastroenterol，2015）。研究工作中，我们还发现了ATM基因的新功能。ATM在肠癌生长中并不是起到之前广泛认同的抑癌基因的作用，而是发挥促癌基因的功能。ATM通过B56γ2影响PP2A介导的Chk1/p53/p21/CD44信号通路，从而影响肿瘤生长和转移（Cancer Letters，2017）。利用部分经费，我们还对研究中筛选到的靶点基因RSPO2的功能开展了研究，证实RSPO2能够通过调控经典的Wnt/β-catenin信号和非经典的Wnt5a/Fzd7信号通路抑制肿瘤的形成和转移（Nature Communications，2014和Cancer Letters，2017）。