HIF-1α促成釉细胞瘤侵袭机制及异质性细胞亚群鉴定研究

Ameloblastoma (AB) is the most common invasive odontogenic tumor within oral maxillofacial region.The recurrence rate is relatively high. Our retrospective data revealed the recurrence rate for AB is as high as 37%. Thereby, understanding the molecular and cellular mechanisms of invasive AB might be able to guide us new strategies on early intervention and treatment planning. Our preliminary study on AB genome sequencing screening and tissue samples had found out that overexpression of hypoxia inducible factor 1 alpha (HIF-1α) was correlated to tendency of tumor recurrence. On the other hand, gene interaction network and co-expression analysis showed key molecules involved in HIF-1α, epithelial mesenchymal transition (EMT) and "stem cell self-renewal properties" were significantly correlated. Therefore, we proposed a hypothesis that HIF-1α and related molecules in the abnormal expression and contribute to the invasiveness of AB; at the same time, the tumors appeared high invasive and heterogeneity of cell subsets, and the subsets is the cytological basis of AB invasion, recurrence, as potential therapeutic targets. We therefore propose a study based on a new generation of high-throughput sequencing, animal models, cytology and molecular biology methods to verify underlining molecular mechanism and the correlated cell subsets. This is to assist in clinical diagnosis, identifying the potential prognostic markers and therapeutic targets.

成釉细胞瘤（AB）是颌面部最常见的侵袭性牙源性肿瘤，具有高复发率。依据课题组对本科室病例回顾分析，AB复发率高达37%。明确AB侵袭分子及细胞学机制，将为发现AB干预或治疗新策略提供理论依据。申请者前期通过AB病人样本转录组学测序筛选及后续组织学验证，发现了缺氧诱导因子1α（HIF-1α）在AB中表达明显上调且与复发呈现正相关；通过基因相互作用关系网络和共表达基因富集分析，发现HIF-1α、上皮-间质转化（EMT）、“干细胞自我更新特性”三者涉及的关键分子具有明显关联性。基于此，我们提出假说：HIF-1α及其相关分子异常表达促进AB侵袭，而该肿瘤中存在的高侵袭异质性干细胞样细胞亚群则是AB侵袭、复发的细胞学基础。本项目将通过新一代高通量测序和大样本分析，并利用动物模型、细胞学和分子生物学手段验证该假说，来阐明AB侵袭分子机制和相关细胞亚群，为AB的临床诊疗发掘潜在的预后标志物和可干预靶点。

成釉细胞瘤是口腔颌面部最常见的牙源性上皮性肿瘤，局部侵袭性较高，需要手术扩大切除，但仍具有较高的复发率，且导致患者口腔颌面部组织缺损畸形。项目组在前期研究中发现成釉细胞瘤组织中存在多个基因拷贝数变异、突变情况。为明确相关差异表达变化功能群，项目组通过转录组测序发现HIF-1α在瘤体组织中表达存在异常，并通过其他预实验发现HIF-1α及其相关分子的转录水平呈现明显一致性改变，且在复发患者中表达水平明显增高，并与EMT相关分子表达具有相关性。由此提出假说：颌骨成釉细胞瘤缺氧微环境下，HIF-1α 及其相关分子异常表达，促进成釉细胞瘤细胞的侵袭;同时，成釉细胞瘤中出现高侵袭性异质性细胞亚群—成釉细胞瘤干细胞样细胞，而该亚群细胞是成釉细胞瘤侵袭、复发的细胞学基础，可以作为潜在治疗靶点。.本项目在研究过程中，首先进行了临床回顾分析，完成了我院2005-2016年成釉细胞瘤患者临床病理资料的回顾分析，相关结果发表了两篇SCI论文；完成了我院2005-2016年儿童成釉细胞瘤临床病理资料回顾分析，相关结果发表了1篇SCI论文；分析了FGFR2在原发及复发成釉细胞瘤患者中的表达情况，相关结果发表了1篇核 心期刊论文；完成了HIF-1α对成釉细胞瘤细胞侵袭能力影响的研究，研究内容包括免疫组化、高通量转录组测序、qPCR，以及GO分析和pathway分析。相关研究显示成釉细胞瘤内存在多个差异基因表达，相关基因有成为药物作用靶点的潜质。.总结本项目研究，本项目基于新一代高通量测序以及大样本明确 HIF-1α 在成釉细胞瘤临床特征、复发及肿瘤病理分子诊断中的作用;通过体内外实验明确其调控 EMT 过程、促成瘤细胞瘤侵袭的作用以及分子机制;通过高通量测序及体外实验进一步发现其他有成为靶点潜质的差异基因，进一步探讨其作为成釉细胞瘤高侵袭性异质性细胞亚群治疗靶点的可行性。通过本项目的研究，我们期望将阐明成釉细胞瘤侵袭分子机制和相关异质性细胞亚群，为成釉细胞瘤的临床诊疗发掘出潜在的预后标志物和可干预靶点。