使用CRISPR/Cas9系统对肺鳞癌高频突变基因的筛选鉴定

Lung cancer is the leading cause of cancer related death worldwide, accounting for about 13% of all cancer mortality. The long-term survival rate of lung cancer patients is still low, with 5-year survival rate as low as 15%-16%. Patients with Lung squamous cell carcinoma (SQCC) could rarely benefit from small molecular targeted drugs, because the function of genomic alterations of lung SQCC is still largely unknown. All cancers are caused by accumulation of somatic genomic alterations. Recent large scale high-throughout sequencing studies have revealed genomic level, transcriptome level and epigenetic level alterations of lung SQCCs, identifying a group of novel genes with unclear functions in lung SQCCs, especially some of the potential tumor-suppressor genes with truncating mutations and genomic loss. The present study aims to screen a group of novel altered genes from both our and published lung SQCC sequencing data, explore the function of both single and synergistic altered genes. The work will further explore the function of genomic alterations in lung SQCC, and new findings will be validated in clinical lung SQCC samples.

肺癌是世界范围内首位的癌症致死疾病，占所有肿瘤死亡病例的13%。尽管肺癌的多学科综合治疗取得了长足的发展，肺癌的总体长期生存率依然不高，其总体5年生存率只有15%-16%。尤其是肺鳞癌患者目前尚无法获益于小分子靶向药物治疗，原因在于其基因组学变异的功能尚待深入研究。癌症发生的根本原因在于基因组层面累积的体细胞变异。近期肺鳞癌的大规模高通量测序结果为我们展现了整体的基因组、转录组以及表观调控的改变，发现了一批尚没有界定功能的体细胞变异基因，尤其是一些沉默突变及缺失造成的潜在抑癌基因功能丧失。本研究计划结合分析本课题组及公开发表的肺鳞癌高通量测序数据筛选出一组目的基因，使用CRISPR/Cas9系统在细胞系和Cas9小鼠中对目的基因进行功能鉴定，探索单个目的基因的功能以及变异基因间协同作用，完善对肺鳞癌功能基因组学的认知，并在肺鳞癌样本中验证其临床意义。

肺癌是世界范围内首位的癌症致死疾病，占所有肿瘤死亡病例的18%。尽管肺癌的多学科综合治疗取得了长足的发展，肺癌的总体长期生存率依然不高，其总体5年生存率不超过20%。肺腺癌和肺鳞癌是肺癌的主要病理亚型。肺腺癌中EGFR酪氨酸激酶域小分子抑制剂显著改善晚期肺腺癌患者的生存，但获得性耐药不可避免。肺鳞癌的大规模高通量测序数据提示几乎没有可进行靶向治疗的驱动突变基因。本课题针对以上两点问题进行了以下探索工作：1.结合前期的肺鳞癌高通量测序数据结果，对CDH10基因在肺鳞癌中的功能进行了探索。体细胞突变造成的CDH10基因沉默促进了肿瘤细胞的增值、克隆形成、迁移和侵袭。以上研究结果提示CDH10基因是肺鳞癌新发现的抑癌基因，具有继续深入研究的价值。2.我们使用CRISPR/CAS9系统敲除质粒对前期高通量测序中发现的肺鳞癌高频突变基因CDH18,CASPASE3和NF1进行了细胞学实验的验证。实验发现单独敲除这些高频突变基因对细胞的增值和迁移并没有产生影响。3.EGFR靶向治疗不可避免会出现获得性耐药，其主要机制包括T790M突变、c-MET扩增以及小细胞转化，约30%的获得性耐药机制不明，缺乏有针对性的治疗手段。我们对一项真实世界临床试验中EGFR靶向治疗后获得性耐药且T790M/c-MET阴性、无小细胞病理转化的标本进行了全外显子组测序工作。发现SOX3基因突变可能是获得性耐药的分子机制之一，并通过细胞及动物实验证实了这一假设。为了探索S0X3突变介导获得性耐药的机制，我们通过对转入突变体的细胞系的转录组测序，发现下游JMJD7-PLA2G4B通读转录本出现高表达。通过以上几部分研究，我们加深了对肺鳞癌高频突变基因功能的认识，发现CDH10作为肺鳞癌中的抑癌基因其失活在肺鳞癌的发生发展中起到重要的功能。同时发现SOX3突变介导的EGFR靶向治疗耐药是一个新发现的作用机制，其下游基因的信号传导通路值得进一步的深入研究。