癌-睾丸基因在胰腺癌中的系统筛选及STK31功能研究

Pancreatic cancer (PC) is a tumor with high degree of malignant. Both diagnosis and treatment of PC are difficult and the prognosis is poor. The five-year survival rate of PC is just 7.7%. In recent years, as a kind of genes which is only expressed in testis and cancers, but limited in other normal tissues, Cancer-testis gene (CT gene) has been confirmed a very hopeful biomarker of cancer for diagnosis, molecular classification and prognosis. And CT gene also can affect the development of cancer. Recently, we have identified new CT gene in multiple tumors, and found the relationship between these CT gene and methylation. In this study, we will combine several public databases and use bioinformatics technology to identify extremely highly expressed CT genes (EECTGs) and explore their epigenetic regulation (methylation) in PC. We will also explain the expression patterns, methylation regulation mechanism and the role in proliferation, migration, invasion, and apoptosis of one of EECTGs, STK31, in PC. We will uncover the clinical value of EECTGs and prove the new sight for diagnosis and treatment for PC.

胰腺癌是一种恶性程度很高，诊断和治疗都很困难的肿瘤，其预后相对较差，5年生存率仅7.7%。近年来，癌-睾丸基因（CT基因）作为一类仅在生殖细胞和肿瘤组织中表达，在其他正常组织中限制表达的基因，很多研究证实该类基因在肿瘤的诊断、分子分型和预后中是良好的生物标记物，同时也调控着肿瘤的发生发展。现阶段我们已经在多个肿瘤中筛选新的CT基因，并初步观察其与甲基化之间的关系。本项目拟在之前的基础上，进一步结合公共数据库，采用生物信息学技术筛选胰腺癌相关的可能发挥重要作用的CT基因—异常高表达CT基因（EECTGs），同时探索EECTGs的表观遗传调控（甲基化）机制；初步阐述符合EECTGs要求的STK31基因在胰腺癌中的表达模式、甲基化调控机制以及在肿瘤增殖、迁移、侵袭、凋亡中作用，探索EECTGs在胰腺癌分子诊断标记物和靶向治疗靶点等临床运用中的价值，为胰腺癌的诊断和治疗提供新的思路。

胰腺癌更是全球范围内较为常见的恶性程度最高、生存时间最短的肿瘤之一。近几年对胰腺癌的靶向药物治疗也取得了较大进展，而癌/睾丸基因（Cancer-Testis gene, CT）则有可能是满足上述条件的潜在的靶点。CT基因是一类在睾丸中表达，但在其他正常组织中不表达或仅有微量表达的基因，同时在约40%的肿瘤中表达。由于血睾、血脑屏障的存在，睾丸和脑都是免疫豁免的器官，使得CT基因编码的抗原在肿瘤中出现，但不影响正常器官，这一类抗原称为CT抗原。这类基因特定的组织表达模式和血睾屏障作用，使得CT基因在肿瘤的免疫治疗、分子诊断和分子靶向治疗中都能有可观的应用前景。STK31 (Serine/threonine kinase 31)，又称为TDRD8，属于serine/threonine激酶家族和Tudor Royal蛋白家族，参与调控细胞周期，多方面结果显示该基因在小鼠体内的同源蛋白同样是限制性的在睾丸中表达，提示其在生精过程中发挥作用。STK31也在结直肠癌中被发现高表达，并发现这种表达的改变可能受到甲基化调控，其表达可以维持结肠癌细胞的低分化。. 本研究发现STK31在预后较差的肿瘤患者中表达明显增高，提示STK31具有潜在的临床价值。细胞实验和小鼠荷瘤实验结果都显示STK31的异常高表达可以促进胰腺癌细胞的增殖、侵袭和转移能力的增强，与胰腺癌的发生发展有密切的关系。miRNA是调控基因表达的常见机制之一，我们预测STK31的表达可能受到miR-543的调控，STK31的序列中存在与miR-543结合的序列。我们通过qPCR证实了它们在胰腺癌组织中的表达相关性，并通过双荧光素酶报告基因实验证实miR-543对STK31存在直接结合和调控作用。此外，我们也发现miR-543可能在胰腺癌中也发挥重要作用。通过生物信息学分析我们发现，通过Wnt和Wnt信号通路的细胞-细胞信号通路、肾细胞癌细胞间通过浆膜黏附分子的黏附通路、T细胞受体信号通路等均在miR-543相关基因的GO和KEGG通路分析中富集，这与之前其他研究者的研究结果相一致。. 我们的结果已经证实了miR-543和STK31之间的直接结合，STK31的表达受miR-543的调控，且两者在胰腺癌中均发挥重要作用，这为在胰腺癌中找到可能的治疗靶点提供了一定的基础。