用Sleeping Beauty转座子筛选肺癌发生及抗药性相关基因

An important reason for the difficulty of cancer treatment is the complexity and heterogeneity of the causes of cancer. Comprehesive investigations on the cancer-related gene mutations is an essential part of fighting against cancers. Screening cancer-related genes with sleeping Beauty (SB) transposon and high-throughput sequencing has been proved to be a highly effective and reliable approach. We have successfully completed the screen of leukemia-related genes using BaF3, a mouse bone marrow immortalized cell line (cancer research, 2016). Based on this, we began to explore lung adenocarcinoma-related genes in HBEC, a human bronchial immortalized cell line, using SB transposon. In the early stage, we identified 675 candidate genes by clone formation experiments in semi-solid medium and Next-Generation Sequencing.The function of some of the candidate genes were then validated. Preliminary results suggest that our model successfully simulates the lung adenocarcinoma genesis. We then plan to conduct a more systematic and in-depth bioinformatics analysis of the results, and further study the functions of FUT4 and other genes, and carry out a screening experiment on drug-resistance associated genes in lung cancer. Currently, lung cancer is the most morbidity and mortality cancer in our country, we hope that this project will provide new ideas and targets for lung cancer therapy .

癌症治疗困难的一个重要原因是癌症成因的复杂性和异质性。对癌症相关基因突变的深入研究是人类战胜癌症必要的一环。用Sleeping Beauty（SB）等转座子为工具配合高通量测序筛选癌症相关基因已被证明是一种高效可靠的方法。我们已成功完成了用小鼠骨髓永生细胞筛选白血病相关基因的研究（Cancer Research, 2016）。在此基础上，我们拟开展以人支气管永生细胞为模型，用SB转座子为工具筛选肺腺癌相关基因的研究。前期通过半固体培养基克隆形成实验和二代测序我们找到了675个候选基因，并对其中一些进行了验证和机制方面的研究。初步结果显示我们的模型很好地模拟了肺腺癌的发生。我们拟对结果进行更系统深入的生物信息学分析，并对FUT4等基因的功能展开深入研究，同时开展肺癌抗药性相关基因的转座子筛选实验。肺癌是我国现阶段发病和死亡最多的癌症，我们希望通过本研究能够为肺癌治疗提供新的思路和靶点。

转座子筛选是重要遗传学研究手段。在以往逆转录病毒筛选的基础上，人们发展出了基于DNA转座子Sleeping Beauty（SB）或piggyBac（PB）的筛选工具。这些工具的特点是非常高效，插入位点随机性好，配合高通量测序，可以在较短时间内获得针对某种癌症相关的候选基因。主持人此前曾经成功开展了一次用SB工具筛选白血病相关基因的研究，在此基础上，本项目开展了针对肺癌（主要是肺腺癌）相关基因的研究。我们选用人支气管永生细胞HBEC作为模型，经过携带T2/Onc盒子的SB转座子诱变，用软琼脂克隆形成实验来选出转化的细胞克隆，经过扩大培养，提取基因组DNA，再用LM-PCR富集整合位点附近的序列，通过Illumina二代测序和生物信息学分析找到一系列的候选基因。这些基因与过往临床研究找出的疑似相关基因有很好的一致性。我们选取了其中的COL11A1、GTDC1和NPR3进行了初步的机制性研究，其中重点研究了COL11A1。我们发现敲低该基因的肺癌细胞的增殖速率、克隆形成能力和迁移能力都有显著的下降，而对顺铂的敏感性有了显著的提高。联系到临床上COL11A1高表达的病人的预后比低表达的病人更差，该基因有望作为一个肺癌治疗的靶点，应用于未来的肺癌治疗。.此外，本项目是主持人回国工作以来获得的第一个国自然项目。我们更多地是将它作为一个契机来探索转座子领域内不同方向的研究。项目实施期间，除了上述研究，我们还开展了SB作为蛋白编码基因表达和敲除载体工具的研究，SB作为lncRNA表达工具的研究，SB整合偏好的研究，卫星DNA水平转移的研究和用CRISPR-Cas9靶向人类内源逆转座子重复序列引发全局性染色体重排的研究等，并且都获得了满意的结果。目前，标注本项目基金号的论文已达到7篇，高效地使用了这项经费。