Cyclin G1对肝癌干细胞的调控及其在肝癌复发耐药中的作用研究

Drug resistance and recurrence are major reasons for the poor prognosis of hepatitis-related Hepatocellular carcinoma (HCC). Accumulative evidence showed that existence of cancer stem cells (CSCs) might be one of the possible causes for drug resistance, recurrence and metastasis of HCC. Based on our preliminary observations, we found that the altered expression of cyclin G1 was closely associated with the expansion of liver cancer stem cells, promoting self-renewal and tumorigenesis of HCC cells in animal. In this proposal, to further elucidate clinical value of the aberrant expression of cyclin G1, we will systematically analyze its features related to biological functions of liver cancer stem cells and clinical relevance, such as, relapse, drug resistance etc. We are planning to definite the role of liver cancer stem cells in HCC cells regulated by cyclin G1 both in cell lines and in vivo model in immune-deficient mice. Moreover, by using methods such as genetic modification, small interfering RNA and epigenetic analysis, we try to elucidate the specific molecular mechanism which underlies the regulation of liver cancer stem cells by cyclin G1 and further testify it in animal experiments and clinical samples. Furthermore, this study is able to laying the foundation of new thoughts for technologies of diagnosis and treatment for HCC.

耐药和复发转移是肝炎相关肝癌预后不良的重要原因，研究表明，肿瘤干细胞（CSCs）可能是导致肝癌耐药和复发转移的主要原因之一。基于前期研究和文献分析，我们发现cyclin-G1的表达与肝癌干细胞活化密切相关，能够促进肝癌干细胞的自我更新，增强肝癌细胞在动物体内的成瘤性。本课题拟系统分析cyclin-G1的异常表达与复发、耐药等与CSCs生物学行为密切相关的临床特征之间的关系，进一步明确cyclin-G1异常表达的临床价值；通过对肝癌临床样本和细胞系的检测（含耐药细胞系和分选的CSC细胞），确认cyclin-G1对肝癌干细胞调控作用，明确受到cyclin-G1调控的肝癌干细胞关键分子；通过遗传学修饰、小分子扰动模型、表观遗传学分析等技术手段，阐释cyclin-G1调控肝癌干细胞的具体分子机制，并利用动物体内实验进行证实。本研究的结果有望为研发靶向肝癌干细胞的诊疗新技术提供新的思路。

大多数肝癌患者诊断时已是中晚期，并且术后频频复发转移，导致肝癌患者的预后较差。既往研究表明肿瘤干细胞在肝癌发生发展中起到重要作用，可能是导致肝癌复发转移和化疗耐受的原因。在基于本组前期青年科学基金和本项目资助下，本课题组围绕肝癌肝癌干细胞表型和分子机制开展了系统的研究，工作中有原创性的发现，取得了一定的研究成果，顺利完成既定研究任务。主要发现包括：1）cyclin G1能够与p85相互作用，提高PI3-K激酶活性，使Snail稳定性增加，进而导致肿瘤细胞发生EMT改变，转移潜能增强。肝癌起始细胞中cyclin G1的表达增加，并且和肝癌起始细胞标志物的表达呈现正相关。Cyclin G1过表达显著增强肝癌细胞的自我更新能力和成瘤性。Cyclin G1通过Akt/mTOR/Sox2通路作用于肝癌起始细胞，诱导肝癌起始细胞的活化影响肝癌的复发和化疗抵抗。2） 基于对细胞系和肝癌伴红细胞增多症病例的研究，发现促红细胞生成素EPO能够通过EPOR，激活JAK / STAT信号通路，活化肝癌干细胞表型。阻断内源性EPO / EPOR / JAK / STAT信号传导可能是治疗过度表达HCC的EPO的有效策略。3） HBx激活钙离子-CAMKK-CAMKIV信号通路可以促进肝癌细胞中HMGB1的释放，促进肝癌细胞的侵袭转移能力，明确了HMGB1高表达提示患者预后不良。4） HCC细胞中HMGB1和OV6的表达升高，高表达的HMGB1和OV6提示HCC病人预后不良，HCC中二者的表达存在正相关关系，联合应用可以更高效的预测HCC患者的复发和生存。在本课题资助下，发表标注本基金的SCI论文4篇，影响因子合计28.9分，代表性论文发表在国际肝病研究主流期刊Hepatology，影响因子13.2分。申报国家发明专利3项，获得授权1项，申请国际专利PCT 1项，参编学术专著1部。课题负责人文文获2018年国家自然科学基金委优秀青年科学基金资助。培养博士研究生2名，硕士研究生2名。本课题初步明确cyclin G1 调控肝癌干细胞的关键分子和机制，为阐明肝癌耐药与复发的分子机制提供理论基础。确认cyclin G1、OV6和HMGB1等与肝炎相关肝癌耐药与复发密切相关的分子标志物，为完善肝癌分子分型、研发靶向肝癌干细胞的治疗新产品提供新的线索。