组织干细胞在胃癌发生发展中的作用研究

The cellular origin of gastric cancer remains elusive. Lgr5 is the first identified gastric stem cell marker. However, the role of Lgr5-positive stem cells in driving gastric carcinogenesis is not fully validated. Furthermore, whether abnormal gastric stem cells might act as gastric cancer stem cells to contribute to malignant transition and invasion is largely unknown. Here, we used the inducible Cre-LoxP system to delete tumor-associated genes such as Smad4 and PTEN in Lgr5-positive mouse gastric stem cells. Through molecular biological and RNA squencing methods, we will analyze the phenotypes and molecular mechniams of gene mutant mice. Moreover, we will validate the abnormal expression of LGR5 and signaling-related effectors in the large-scale human gastric cancer data from TCGA (The Cancer Genome Atlas) database. Finally, we will try to target tumor stem cells or some new effectors in our mouse models. The above results will provide new insights for better understanding of the function and mechanisms of tissue stem cells in gastric tumorigenesis and development, and new drug targets such as cancer stem cells and mouse models for the research of individualized medicine.

胃癌的细胞起源尚不清楚。Lgr5是第一个被鉴定出来的胃组织干细胞标记物，但由于缺少体内的证据支持，Lgr5干细胞在胃癌发生中的作用一直受到质疑。此外，异常的胃组织干细胞是否能够做为胃肿瘤干细胞促进肿瘤进展和转移尚不清楚。本研究将利用基于可诱导Cre-LoxP系统的条件基因敲除技术在小鼠胃干细胞中特异性地敲除肿瘤相关基因如Smad4和PTEN。综合利用各种分子生物学和深度测序等高通量手段对胃组织干细胞基因敲除小鼠进行系统的表型和分子机制分析。同时利用TCGA数据库中大样本的人体胃癌标本验证干细胞标记物的表达变化以及信号通路效应分子的改变。最后，在小鼠胃癌模型中探索靶向异常的组织干细胞或者肿瘤干细胞以及新筛选到的效应分子进行治疗的可能性。上述研究将为明确胃组织干细胞在胃癌发生发展中的作用提供重要的体内证据，为个体化治疗策略研究如靶向胃肿瘤干细胞提供理论基础，以及提供新的胃癌小鼠模型。

胃癌是世界范围内最常见的恶性肿瘤。我国是胃癌的高发区，约占全世界一半。胃癌的细胞起源是本领域的热点科学问题。由于长期以来一直缺乏胃组织干细胞的分子标志物，胃组织干细胞失调是否能够导致胃癌缺乏直接的体内证据。最近几年胃组织干细胞的标记物如Lgr5和Troy等被陆续鉴定出来，但关于胃组织干细胞的在胃癌发生发展中的作用还缺乏体内的证据支持。我们在小鼠胃Lgr5干细胞中敲除Smad4和PTEN基因，发现双基因敲除小鼠在3个月内发生浸润性肠型胃癌。此外，在Lgr5标记的胃食管交界处干细胞也同样起始了浸润性肠型胃癌。而在分化成熟的胃窦顶细胞、壁细胞以及胃体Lgr5标记的主细胞中敲除Smad4和PTEN基因并不能起始肿瘤。进一步研究表明Lgr5阳性细胞参与肠型胃癌的浸润。最后，来自TCGA数据库的人肠型胃癌数据分析发现胃干细胞标记物LGR5的表达在胃癌中显著升高。此外，SMAD4 和PTEN基因缺失是高概率事件，更为重要的是我们发现SMAD4 和PTEN基因缺失倾向于同时发生，提示这2个基因缺失可能协同参与肠型胃癌发生发展。该研究首次在体内证实了胃组织干细胞是肠型胃癌的起始细胞。为理解人类肠型胃癌发生细胞学机制提供了新的认识，并为临床胃癌的诊断和治疗研究提供了新的理论基础。.接下来，我们继续利用可诱导的Lgr5干细胞Cre表达小鼠研究弥漫性胃癌可能的细胞起源，CDH1基因（编码E-cadherin）缺失和表达下降是目前已知的人家族遗传性和散发的弥漫性胃癌的常见事件。在成年小鼠的胃Lgr5干细胞中特异性敲除CDH1基因后，我们发现缺失了CDH1基因对于维持Lgr5阳性干细胞的存活十分重要。