胃癌中PIK3CA非热点突变E453K上调PD-L1的机制研究

Mutation of PIK3CA is closely related with tumorigenesis, processing and poor diagnosis of cancer. Hotspots of PIK3CA are located in kinase and helical domain and these mutations lead to sustained activation of PI3K/AKT signaling pathway, resulting in proliferation and metastasis of tumor cells. Recent studies documented that mutations in non-hotspot occurred in gastric and other cancers, but the following biological effects and corresponding mechanism is elusive. In our previous study, we found that a non-hotspot mutation, E453K, lead to substantially elevation of PD-L1 expression. The exact mechanism, however, is lacked. In this grant, based on previous results, we are planning to set up a E453K mutation cell line by CRISPR/Cas9 genome-editing tool, and investigate the biological results led by this mutation, especially on the changes on signaling pathways, DNA methylation of promoter, transcriptional and post-transcriptional regulations on PD-L1 expression. This study will provide basis for selecting new pathways for immunotherapy of gastric cancer.

PIK3CA的突变与肿瘤的发生发展和预后不良密切相关。PIK3CA的激酶（kinase）和螺旋（helical）区为突变热点区，这些热点突变能够导致PI3K/AKT信号通络的持续激活从而介导肿瘤细胞的恶性增殖与转移。新近研究发现PIK3CA的非热点区突变在胃癌等多种肿瘤中被证实，但其发挥的生物学功能和具体机制并不清楚。我们在前期研究中发现，胃癌细胞中存在一种非热点区的PIK3CA突变：E453K，它能够显著上调PD-L1的表达，但具体的分子机制尚不明确。本项目拟在此基础上，利用CRISPR/Cas9基因编辑等技术建立PIK3CA E453K突变细胞，研究E453K突变细胞的重要信号通路的变化情况，着重研究E453K突变在启动子区的DNA甲基化、促转录作用及转录后调控等方面对PD-L1表达上调的分子机制，为寻找新的胃癌免疫治疗途径提供理论基础。

PIK3CA的突变与肿瘤的发生发展和预后不良密切相关。PIK3CA的激酶（kinase）和螺旋（helical）区为突变热点区，这些热点突变能够导致PI3K/AKT信号通络的持续激活从而介导肿瘤细胞的恶性增殖与转移。新近研究发现PIK3CA的非热点区突变在胃癌等多种肿瘤中被证实，但其发挥的生物学功能和具体机制并不清楚。我们前期发现，胃癌细胞中存在一种非热点区的PIK3CA突变：E453K，它能够显著上调PD-L1的表达，但具体的分子机制尚不明确。本项目拟在此基础上，建立PIK3CA E453K突变细胞，研究E453K突变细胞的重要信号通路的变化情况，研究E453K突变在表观遗传学调控、促转录作用及转录后调节等方面对PD-L1表达上调的分子机制，为寻找新的胃癌免疫治疗途径提供理论基础。.在本项目的资助下，我们完成了项目的既定研究。首先，我们利用基因编辑手段获得了PIK3CA E453K非热点突变的细胞株及其野生型细胞株，为后续研究这个胃癌的非热点突变提供了研究原材料，也奠定了相应的实验基础。其次，我们从表观遗传学水平、转录水平和蛋白水平三个维度分析了E453K突变带来的变化，为解析E453K突变的影响提供了基础数据；我们提出了PIK3CA E453K突变通过Akt-Erk-NFAT信号通路上调细胞PD-L1的表达水平；最后，我们通过实验证实了该通路在E453K突变细胞中的过度激活状态，证实了我们的假设。因此，本项目最终研究PIK3CA E453K突变在胃癌细胞中对PD-L1激活相关的信号通路的机制分析，证实了E453K突变能够上调PIK3CA的表达水平，进而激活Akt-ERK-NFAT信号通路，上调PD-L1的表达水平，为阐明PIK3CA E453K非经典突变上调PD-L1表达水平提供了实验数据，也为此类E453K非经典突变的胃癌的免疫治疗提供了研究新思路。