造血干细胞向胃上皮分化的关键分子事件及其在胃癌发生中作用的研究

We have previously found that hemopoietic stem cell (HSC) can differentiate into gastric epithelia and same signal transduction network was reversely regulated in erythroleukemia and gastric cancer cells. Our results also suggested that the gastric local factors induce the HSC differentiate into gastric epithelia through suppressing the expression of blood cell-directed proteins and promote the expression of epithelium-directed proteins. Once the gastric mucosa was damaged, the silenced protein in gastric epithelium was unexpectedly expressed and the malignant transformation of gastric epithelium was occurred. These results provide evidence for understanding the HSC-derived gastric carcinogenesis.In this project, we isolate the GFP-expressing HSC from transgene mouse and inject the GFP+ cells to mice who suffer from gastritis or gastric cancer. By using the single cell microdissection，transcriptome sequencing，bioinformatics analysis，cellular and molecular techniques，changes of the key event during the HSC differentiate to the gastric epithelium and its role in gastric carcinogenesis will be dynamically studied. This project will, for the first time clarify the signal transduction network and the key events in HSC-derived gastric epithelium fromation, clarify a novel mechanism for gastric carcinogenesis, and provide novel targets for anti-gastric cancer drug development.

我们前期研究发现，造血干细胞在动物体内可以分化为胃上皮细胞；红白血病细胞与胃癌细胞中存在相同信号转导通路的反向调控；造血干细胞在胃粘膜局部微环境的诱导下可能通过抑制血细胞蛋白质表达、诱导上皮细胞蛋白质表达实现造血干细胞向上皮的分化，当胃粘膜慢性损伤时，本应沉默的血细胞蛋白质在胃粘膜出现异常表达，胃上皮开始恶性转化。这些结果为胃癌的造血干细胞来源提供了线索。本课题拟运用C-kit启动子调控下的GFP转基因小鼠分选的造血干细胞，在胃炎和胃癌动物模型中，动态跟踪GFP+细胞在胃粘膜的定植和分化；采用单细胞显微切割、转录组测序、生物信息学分析、细胞及分子生物学技术，研究小鼠胃粘膜损伤情况下，造血干细胞向胃上皮分化的关键分子事件及其在胃癌发生中的作用。本项目将首次阐明上述过程中造血干细胞内发生的信号调控网络的变化及其关键节点，阐明慢性胃炎环境下胃癌发生的新机制；为抗胃癌药物研发提供新靶点。

本项目圆满完成预期计划并有新的科学发现：.一、发现了骨髓来源的造血干细胞向胃上皮分化的现象，同时确定了这一过程的关键分子事件即对P65-miR-23a-24-27a的调控。骨髓来源的造血干细胞首先定植于胃部，发生胃炎或胃癌的小鼠胃部发生碱化，使P65不能够特异的结合在miR-23a-24-27a cluster的启动子上增强其转录，致使miR-23a-24-27a特异靶向一系列的红系蛋白质过表达（AE1），AE1的过表达会促使下游一系列分子事件的发生，最终实现向低分化胃癌的转分化。.二、ERK/P65/miR-23a-27a-24/EP通路调控异常是白血病和低分化胃癌发生的关键分子事件.1. 在白血病发生中的作用。P65/miR-23a-27a-24在多类型白血病细胞分化后表达水平降低，抑制P65/miR-23a-27a-24表达可以促进白血病细胞分化，过表达miR-23a-27a-24会增加白血病细胞浸润。P65抑制剂可以延长白血病小鼠的生存期、促进白血病细胞分化以及减少肿瘤肝脏浸润。.2. 在低分化胃癌发生中的作用。ERK/P65/miR- 23a-27a-24通路水平在低分化胃癌细胞内显著降低，使红细胞功能蛋白质在胃癌细胞内大量表达。其中AE1与P16/AE2形成致癌复合物，阻碍AE2转膜并促进其泛素化降解，细胞碱化。AE1结合P16使其滞留在细胞质，不能入核发挥抑制细胞周期的功能，进而促进了胃癌细胞增殖。.由于P65和PCAF的表观遗传调控存在相关，我们研究发现，在低分化胃癌中，PCAF在低分化胃癌中低表达，与AE1负相关，AE1进而与PCAF竞争结合P16，使PCAF降解、PCAF-p16-CDK4 轴不能顺利进行，细胞恶性转化，对局部微环境中的免疫因素反应能力降低。.三、胃泌素与曲妥珠单抗协同作用抑制HER2阴性胃癌细胞增殖：.本项目研究发现，胃泌素通过胃泌素受体CCKBR途径，与曲妥珠单抗发挥协同作用，对HER2阴性胃癌细胞也显示明显抑制作用，胃泌素是候选抗胃癌靶向药物。.四、胃泌素通过激活ERK-P65-miR-23a-24-27a调控轴抑制ER阳性乳腺癌细胞增殖：.本项目发现胃泌素不仅在低分化胃癌中发挥抑癌作用，而且对ER阳性乳腺癌也同样具有抑制其增殖的能力。..以上研究成果已获授权专利1项，申请专利1项（胃泌素抑制ER+乳腺癌），该项目实施过程中