KLF4-NDRG2信号通路在结肠癌发生发展过程中的功能研究及其调控机制分析

NDRG2为本课题组首先发现并报道的抑癌候选基因，申请者在已完成的课题中发现NDRG2可以抑制结肠癌细胞的增殖、促进结肠癌细胞的分化，并且其低表达状态与结肠癌的不良预后密切相关。生物信息学分析发现NDRG2启动子区存在着转录因子KLF4的结合位点，我们也初步证实了KLF4对NDRG2的转录激活作用。而KLF4在结肠组织中发挥着重要的抑癌基因功能，并且可以作为独立的结肠癌预后标记分子。这强烈提示KLF4-NDRG2信号通路在结肠癌的发生发展过程中发挥着重要作用。立足于此，本项目拟首先阐明KLF4-NDRG2信号通路与结肠癌患者预后之间的临床相关性，并进一步在细胞和动物水平明确这一信号通路在结肠癌细胞增殖分化过程中的生物学功能，最终解析KLF4调控NDRG2的分子机制。从而揭示KLF4-NDRG2信号通路在结肠癌发生发展过程中的功能及其调控机制，为结肠癌的诊治和预后评价提供重要的理论依据。

结肠癌是严重威胁人类健康的恶性肿瘤之一，我国的结肠癌发病率近年来呈明显的上升趋势，且发病年龄趋于年轻化。转录因子KLF4在结肠癌的发生过程中发挥着重要的抑癌基因功能。大量的临床资料分析显示，KLF4在结肠癌组织中的表达明显降低，并且与患者的生存期和结肠癌的预后复发密切相关，可以作为独立的结肠癌预后和复发的预警分子。申请者在前期课题中发现NDRG2 (N-Myc down-stream regulated gene 2)可以抑制结肠癌细胞的增殖、促进结肠癌细胞的分化，并且其低表达状态与结肠癌的不良预后密切相关。前期研究显示，NDRG2极有可能作为KLF4的一个新的靶基因，在KLF4发挥抑癌基因的过程中扮演着重要角色，并且可以协同KLF4的抑癌基因功能。课题基本按照原有计划进行，主要研究目标是阐明KLF4-NDRG2信号通路与结肠癌预后之间的临床相关性，分析KLF4和NDRG2协同抑制结肠癌发生发展的作用模式，明确这一信号通路在结肠癌细胞增殖分化过程中的生物学功能，并最终解析KLF4调控NDRG2的分子机制，揭示KLF4-NDRG2信号通路在结肠癌发生发展过程中的功能及其调控机制。课题在细胞水平、动物水平和临床标本等不同层次解析了NDRG2的调控机制。发现NDRG2启动子区存在KLF4的结合位点，KLF4可以直接转录激活NDRG2的表达。KLF4与NDRG2的协同表达可以显著抑制结肠癌细胞的增殖、平板克隆形成和动物在体肿瘤增殖能力。而抑制NDRG2的表达可以拮抗KLF4的肿瘤抑制能力，证实KLF4的抑癌基因功能依赖于NDRG2的表达。进一步结合结肠癌组织标本，并整合临床资料，明确了KLF4、NDRG2与结肠癌患者预后的相关性。同时，我们基于Cre/Loxp系统建立了ndrg2条件性基因敲除小鼠模型，实现了ndrg2在肠道上皮细胞的特异性基因剔除。初步结果显示，ndrg2基因剔除可以增加肠道细胞的增殖能力，延长肠道的长度。为课题后续研究奠定基础。课题在执行期间共发表SCI论文3篇，另有一篇论文在审稿过程中。参加国际学会会议2人次、国内学术会议4人次。培养博士研究生2人、硕士研究生2人。