ERCC2基因突变导致膀胱癌发生的分子机制

Bladder cancer is the most common malignancy of urinary system. We found somatic mutations of ERCC2 are significantly associated with bladder cancer. Previous studies suggest that ERCC2 involved in cellular DNA repair process. Somatic mutations of ERCC2 contribute to the initiation and progression of many carcinomas. The re-experiment found that ERCC2 expression is down-regulated in bladder cancer tissues. Nevertheless, the molecular mechanisms involved in the carcinogenesis of bladder cancer are still unclear.In this study, by immunohistochemistry and Western blot, we aim to evaluate the relevance of deletion or abnormal expression of ERCC2 to Clinicopathologic features, as well as prognosis of bladder cancer patients. In addition, in vitro experiments (colony-forming cell proliferat ion assay, Transwell chamber to detect cell migration, apoptosis Annexin VPI double staining assay) and in vivo experiments (nude mice tumor), we aim to illustrate the molecular mechanisms that the dysfunction of ERCC2 involved in the initiation and progression of bladder cancer.

膀胱癌是泌尿系统最常见的恶性肿瘤。我们团队通过基因组研究中筛选出一特异核苷酸切除修复交叉互补基因2(ERCC2)。前期研究发现ERCC2基因参与细胞DNA的修复过程，该基因的突变与多种肿瘤的发生有关，且在膀胱癌组织中检测到该基因的突变。本研究预实验发现ERCC2基因突变的患者组织中，ERCC2mRNA在膀胱癌组织中表达量相对癌旁正常组织降低。但目前ERCC2基因作用于膀胱癌发生的分子机制尚不明确。本课题拟用免疫组化、Western blot等方法评估ERCC2基因缺失或表达异常与膀胱癌临床和病理特征及预后的关联；通过体外实验（克隆形成实验检测细胞增殖、Transwell小室检测细胞迁移、AnnexinV/PI双染法检测细胞凋亡）和体内实验（裸鼠成瘤）等方法和手段，阐明ERCC2基因功能异常参与胱癌发生发展的分子机制。

背景: 膀胱癌是泌尿系统常见的恶性肿瘤之一。我们前期研究发现ERCC2在膀胱癌中发生高频突变。 ERCC2是参与细胞DNA的修复过程的重要基因，但其作用于膀胱癌发生的分子机制目前尚不明确。另外，膀胱癌的肿瘤异质性较高，对其肿瘤异质性的研究还没有相关报道。..主要研究内容: 我们首先研究了ERCC2在膀胱尿路上皮癌中的基因组变异，分析这些变异对ERCC2表达以及患者生存时间的影响，还研究了ERCC2表达与患者临床特征的关联性。为研究膀胱癌的肿瘤异质性，我们在单细胞水平上首次构建了膀胱鳞状细胞癌的表达图谱， 分析了同一肿瘤内的转录异质性。我们还整合建立研究基因表达与肿瘤患者临床特征相关性、研究基因在癌细胞增殖、迁移、侵入和凋亡中作用的一整套实验技术和方法，验证其可靠性和实用性。..重要结果和科学意义: (1) 我们分析了765例膀胱尿路上皮癌的多组学数据，发现12%的肿瘤中发生ERCC2体细胞变异, 但并没有发现ERCC2突变与其表达或患者生存期存在相关性。除ERCC2表达与患者吸烟史有微弱的关联性外，并没有发现ERCC2表达与患者性别、年龄、肿瘤分期、是否淋巴结转移以及生存时间之间的相关性。(2)我们利用单细胞转录组测序技术分析了一例膀胱鳞状细胞癌的表达图谱，在癌症和正常细胞间发现了很多与癌症相关的表达差异基因和通路。分析发现癌细胞之间的基因表达相关系数差异很大，癌细胞间表达差异最大的基因富集在一些癌症相关的pathway, 如Cell Cycle和MAPK signaling pathway等。结果表明膀胱鳞状细胞癌中存在明显的转录异质性。结果还提示ERCC2在膀胱鳞状细胞癌的肿瘤转录异质性中所起的作用可能较小。(3) 我们通过整合Cell Counting Kit-8、Wound healing assay、transwell migration assay、matrigel invasion assay 以及apoptosis Annexin V/PI double staining assay等技术建立了研究基因在癌细胞增殖、迁移、侵入和凋亡中作用的一整套实验技术和方法。通过这些方法我们研究了TUG1在肾细胞癌中的作用， 发现TUG1被敲除后，肾细胞癌细胞株的增殖、迁移和侵入能力下降，其凋亡过程被提升。这表明TUG1基因可能是一个新的与肾细胞癌相关的癌基因。