SPOP基因S119N突变参与肝母细胞瘤发生发展的机制研究

Hepatoblastoma is the most common liver cancer in children. Unfortunately, the incidence of hepatoblastoma has been increasing during the recent years while the prognosis remains poor. Therefore, the further understanding of the molecular mechanism in tumor initiation is a critical area in hepatoblastoma. The former and ongoing studies have been focused on the abnormal genetic expression and function, especially in Wnt pathway. In our previous study, we for the first time identified the S119N mutation in SPOP gene in hepatoblastoma patients using exome sequencing. Importantly, such mutation impacted the biological behavior of the hepatoblastoma HepG2 and HUH-6 cells in vitro, indicating that S119N mutation in SPOP gene may serve as a novel mechanism in pathogenesis of hepatoblastoma. Based on the previous results, this study is to further make clear the role of S119N mutation in SPOP gene in hepatoblastoma and explores its molecular regulatory network. Three levels of study among cell, animal and clinical sample will be investigated by proteomics, molecular biological technology and informatics technology. The relationship between SPOP and clinical characters, as well as its potential application in diagnosis and prognosis will be another focus in this study. These results will benefit the prevention and treatment of hepatoblastoma.

肝母细胞瘤是儿童最常见的肝脏恶性肿瘤。目前，肝母细胞瘤的发生率逐年增加，预后较差，因此对其发生的分子机制认识具有重要意义。以往的研究主要聚焦在基因表达及功能异常（特别是Wnt信号通路）上。我们前期对肝母细胞瘤临床样品进行全外显子组测序首次发现，SPOP基因上存在S119N突变。后续的实验表明，该突变可影响肝母细胞瘤细胞系HepG2和HUH-6的生物学行为，提示SPOP基因S119N突变可能是新的致癌因素。基于此，本课题拟进一步应用蛋白组学、分子生物学及生物信息学等技术和方法，从细胞、动物及临床三个水平，探讨SPOP基因S119N突变的功能及其分子网络调控系统，明确SPOP基因S119N突变的分子调控机制及其在肝母细胞瘤发病中的作用；并探讨其与临床早期诊断及转归预测的关系，尝试建立综合指标评价体系，为疾病早期诊断、干预策略和防治模式提供新的视野和切入点。

研究背景：肝母细胞瘤（Hepatoblastoma，HB）是小儿最常见的肝脏恶性肿瘤，约占儿童肝脏原发恶性肿瘤总数的80%。肝母细胞瘤起病隐匿，早期诊断有一定的困难，因而其治疗效果及预后并不理想。因此，阐明肝母细胞瘤的发病机制，从而进行早期诊断及新的治疗方法的探索是亟待解决的具有实际意义的重要科学问题。斑点型锌指结构蛋白（speckle-type POZ protein，SPOP），是泛素连接酶E3家族成员Cul-3与底物结合的桥梁蛋白，在蛋白质降解中起着重要作用。近年来，有研究显示，SPOP的表达异常或突变在多种恶性肿瘤的发生发展中具有重要的作用。然而在儿童肿瘤中，未见相关的报道。本课题组的前期实验研究首次发现，肝母细胞瘤患者肿瘤组织SPOP基因上存在S119N突变。关于SPOP的S119N突变是否影响了肝母细胞瘤的发生发展，还有待进一步的研究。.研究内容：以过表达S119N突变的SPOP基因、野生型基因转染肝母细胞瘤HepG2和HUH-6细胞株构建的稳转株为模型，研究SPOP基因以及SPOP基因S119N突变在体内外对肝母细胞瘤发生发展的影响及分子机制。.研究结果：.(1).SPOP基因抑制肝母细胞瘤细胞株的增殖、迁移和侵袭。SPOP基因S119N突变后，抑制作用消失，肿瘤增殖加快，迁移和侵袭能力增强。.(2).SPOP基因促进肝母细胞瘤细胞株的凋亡。SPOP基因S119N突变后，细胞凋亡减少。.(3).找到SPOP相关的信号通路PI3k-Akt通路和MAPK通路，经验证，SPOP可以抑制这两条通路的激活。.(4).找出并确定SPOP基因与SPOP S119N突变基因的差异表达蛋白SLC7A1。经验证，SLC7A1是由SPOP介导泛素化降解。SPOP基因S119N突变后，SLC7A1降解减少。SLC7A1促进精氨酸的摄取和代谢，从而促进肝母细胞瘤的增殖、迁移和侵袭。.(5).SPOP基因在体内亦可以抑制肝母细胞瘤的增殖和转移。.研究意义：本课题发现SPOP在HB中表现为抑癌作用，SPOP S119N突变后抑癌作用消失。SPOP基因S119N突变后，SLC7A1降解减少，精氨酸跨膜转运增加以及PI3k-Akt信号通路激活，从而增强HB细胞的生长、侵袭和转移能力。本课题结果对以后HB的基因和靶向治疗提供新的探索方向。