条件性剔除JWA基因引起微环境改变对肿瘤生长和转移的影响和机制

Both the morbidity and mortality of cancer is still a big challenge to human beings worldwide although the scientists paid more and more attention and efforts to cancer research during past decades. In normal tissues and organs, the activities of the constituent cells are strictly restricted to the tasks assigned to them during development. In contrast, the microenvironment in regions where tumors are forming and expanding is characterized by progressive loss of specialized or differentiated cellular functions, disorderly molecular signals, degeneration of microscopical organ structure. Our recent novel findings indicated that JWA knockout mice formed microenvironment promoting tumor growth and metastasis, and might be linked to disordered molecular signals by abnormal activation of NFkappaB signal pathway; at the same time inhibition of E2Fs signals. To elucidate JWA knockout produced characteristics of microenvironment and the potential molecular mechanisms on tumor growth and metastasis, we are going to use multiple modern research techniques, including conditional double knockout JWA and rela and target gene(s) transgenic strategy, systematic analysis of this disorder of micorenvironment in JWA knockout mice, especially focus on the global changes of immune and inflammation molecules in the microenvironment. We believe that this project will definitely provide novel and solid evidences and insights on how microenvironment formed and therefore how to get control of tumor growth and metastasis effectively.

恶性肿瘤是严重威胁人类健康的重要疾病，也是目前值得关注和亟待解决的公共卫生问题。阐明肿瘤微环境对肿瘤发生发展的影响和调节规律，是当前肿瘤研究的前沿和热点，对于制定科学的肿瘤防治策略，最终实现个体化治疗具有非常重要的意义。本项目在申请人对新的肿瘤抑制基因JWA研究15年取得重要新发现基础上，针对JWA通过NFkB和E2Fs调节体内微环境影响肿瘤生长和转移的关键环节，以剔除JWA引起的免疫和炎症分子网络紊乱为主线，利用原创性的JWA基因剔除小鼠以及进一步拓展的JWA/Rela双基因剔除以及E2Fs转基因等策略，逆转对小鼠荷瘤和转移瘤的转归；结合对高通量数据的生物信息学分析和建立模型等，最终提出剔除JWA促进肿瘤生长和转移的免疫、炎症微环境中细胞和分子网络特征，为从干预微环境角度提出防治肿瘤新思路提供依据。

我们前期研究已证实JWA是重要的DNA修复蛋白，通过MAPK信号通路、整合素信号通路等调节细胞迁移和转移、调节血管生成等发挥抑癌功能。已知MAPK和NF-B信号通路在炎-癌转化过程中发挥重要作用，但确切的分子机制尚未完全阐明。本研究中，我们用系列分子细胞生物学技术、模型和方法，JWA基因剔除小鼠，JWA/Rela双基因剔除、JWA和E2F1转基因小鼠等，分别建立黑色素瘤小鼠主动和被动转移模型，胃癌细胞顺铂耐药细胞模型、DSS诱导小鼠急慢性肠炎模型、骨髓移植小鼠肠炎模型和AOM/DSS诱导小鼠结肠炎-癌转化模型等系列小鼠实验模型，结合用人结直肠癌和癌旁组织构建的组织芯片、流行病学调查资料，较系统地探讨了JWA通过微环境对黑色素瘤生长和转移、胃癌顺铂耐药性逆转以及结肠炎-癌转化结局的影响和可能机制。 结果显示，JWA通过NFκB-CXCR4信号通路可有效抑制黑色素瘤原位生长、淋巴转移和肺转移，是黑色素瘤发生发展的重要节点分子；本课题设计的JWA靶向整合素多肽可有效抑制黑色素瘤转移；JWA通过CK2抑制XRCC1激活，进而逆转胃癌顺铂耐药细胞耐药特性；然而，由于肿瘤间异质性原因，尽管JWA可减轻AOM诱发的肠上皮细胞DNA损伤，JWA却可通过激活MAPK-E2F1、NFκB和Stat3等信号通路促进AOM/DSS诱导的小鼠结肠炎以及结肠-癌转化结局；JWA表达水平可显著影响小鼠肠道菌群构成，当JWA缺失时，可阻止DSS诱导的肠道抗炎菌群的丢失，抑制炎症相关因子表达、保护肠道抗炎菌生存，抵抗肠炎和炎癌转化。结论：机体微环境中JWA是影响黑色素瘤生长和转移以及结肠炎和结肠炎-癌转化结局的关键节点分子，JWA靶向多肽可有效抑制黑色素瘤生长和转移的，有很好的潜在应用前景。但对于结肠炎癌转化，JWA基因发挥了与黑色素瘤模型完全相反的恶作用，促进炎癌转化。本研究成果的理论意义在于，由于肿瘤间存在异质性，一些关键分子在一种肿瘤可能发挥促癌作用，而在另一种肿瘤可能发挥抑癌作用。因此，靶向某个分子的肿瘤治疗策略应考虑靶组织和肿瘤特异性，以避免因滥用靶向疗法而造成对肿瘤患者的严重后果。本研究成果为阐明黑色素瘤生长、转移、胃癌细胞顺铂耐药、以及结肠炎-癌转化的分子调节机制提供了重要学术依据，有重要的潜在应用价值。