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乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一。据统计,美国女性一生中罹患乳腺癌的风险高达12%。2015年美国和欧洲的新发乳腺癌患者分别达到230,000例和470,000例。在我们国家,乳腺癌的发病率在女性人群中居高不下,其中城市人群女性发病率已居于首位,并且发病年龄明显比西方国家年轻,严重影响了女性的身体健康。近十多年来,关于恶性肿瘤特别是乳腺癌的基础研究不断突破,针对乳腺癌特有靶点的治疗不断兴起。这些治疗靶点涵盖了肿瘤细胞结构,代谢及微环境等方方面面,也就是说任何一个影响肿瘤细胞生存的机制或通路都有可能成为未来治疗乳腺癌的靶点。且肿瘤的靶向治疗有其自身的优势,就是高效低毒,在恶性肿瘤靶向治疗中具有里程碑式意义的莫过于Her-2阳性乳腺癌患者的曲妥珠单抗靶向治疗。目前随着乳腺癌基础研究及转化医学的发展,靶向治疗手段将越来越多,俨然可能成为最有前景的肿瘤治疗方法,并有取代传统手术、化疗和放疗的趋势。
然而临床上,除了抗Her-2的靶向治疗和抗雌激素受体ER的内分泌靶向治疗取得较大成功外,仍然缺乏非常行之有效的治疗靶点,特别是对于三阴性乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer,TNBC)。由于三阴性乳腺癌没有针对性的治疗靶点,全身治疗仍以化疗为其主要治疗方式,细胞毒化疗药物的副作用相对较大,目前复发转移风险仍很高。因此本研究旨在探索和寻找一些新的与乳腺癌相关的治疗靶点。
1.肿瘤细胞的生存离不开其所处的微环境,其中胞外基质(extracellular matrix,ECM)在肿瘤细胞的转移过程中具有重要意义。肿瘤出现早期转移常常通过多种ECM降解蛋白酶来提高肿瘤细胞的侵袭性。分泌型ADAM又称为含I型血小板反应蛋白的解聚素金属蛋白酶(adisintegrin and metalloprotease with thrombospondinmotifs,ADAMTS),是一类新型的含有Zn2+指结构的金属基质蛋白酶。恶性肿瘤在其发生发展的过程中会存在细胞的增殖、凋亡及肿瘤血管的形成,ADAMTS家族蛋白酶在这些过程起着重要作用。
首先,我们的第一部分研究内容就是探讨ADAMTS成员ADAMTS8、ADAMTS18、ADAMTS20与浸润性导管癌临床病理参数及预后之间的关系,为寻找新的乳腺癌靶向治疗手段提供理论依据。通过对2012年1月至2016年6月河南省肿瘤医院乳腺科住院的278例乳腺癌患者。并收集同期住院手术的不伴有乳腺导管增生的纤维腺瘤病人的正常乳腺组织标本20例作为正常对照。在278例浸润导管癌病例中,ADAMTS8、ADAMTS18、ADAMTS20的表达率分别为84.5%、88.8%、72.3%。而在20例正常乳腺组织中ADAMTS8、ADAMTS18、ADAMTS20的表达率分别为45%、50%、90%。相关分析显示,在浸润性导管癌中,ADAMTS8的表达与Her-2的表达呈明显的正相关,有明显的统计学意义,P=0.037。生存分析显示,ADAMTS8的表达越高,预示着更差的无病生存率(DFS)及总死亡率(OS),P<0.01。ADAMTS18的表达与ER、PR、Ki67呈明显的正相关,有明显的统计学意义,但与预后无相关性。ADAMTS20的表达则在组织学分级Ⅰ级乳腺癌组织中明显下降,ADAMTS20的表达在Her-2型与Basal-like型之间有差异,但是ADAMTS20的表达与预后亦无相关性。因此我们推测ADAMTS8有可能成为乳腺癌治疗的潜在靶点。
2.染色质域解旋酶DNA结合蛋白(Chromodomain helicase DNA binding proteins,CHDs))是属于DNA结合蛋白家族中ATP依赖的染色质重塑酶。染色质重塑是指染色质通过其结构的动态变化影响基因组DNA的可接近性,进而影响DNA复制、转录、修复和重组的过程,属于表观遗传调控。染色质域解旋酶DNA结合蛋白家族(CHDs)能够调控发育过程中多种重要转录因子,广泛参与众多生理过程。已有研究表明,CHD家族的突变或异常调节可能引起机体的异常甚至恶性肿瘤。但是,在人类恶性肿瘤中有关CHD家族成员的基因改变及调节对恶性肿瘤的临床意义并不明确。
因此,第二部分研究即利用人类癌症和肿瘤基因图谱TCGA(The Cancer Genome Atlas )数据库和METABRIC(Molecular Taxonomy of Breast Cancer International Consortium)数据库中32种恶性肿瘤的上万例肿瘤组织标本,来整合分析CHD家族的基因和转录变化与恶性肿瘤的关系,并重点研究CHD家族在乳腺癌中的基因突变及表达情况。
我们通过研究发现,CHD6基因和CHD7基因在人类恶性肿瘤中是最常见出现扩增或者是基因突变的,而CHD1基因和CHD3基因是最常见缺失的。在乳腺癌的分子亚型中,CHD7基因在LuminalB型乳腺癌中扩增比例最高,达到71.35%,LuminalB型和Basal-like型乳腺癌CHD7mRNA过表达(ZScore≥1)率>50%,其中Basal-like型mRNA过表达率更是高达71.54%,相比LuminalA型乳腺癌mRNA过表达率只有20.49%。CHD7与肿瘤组织学分级、诺丁汉指数(Nottingham prognostic index,NPI)明显相关。TCGA中CHD7mRNA表达高者较mRNA表达低者总生存率(OS)要低,在METABRIC中可以看出,CHD7mRNA表达高者的无病生存率(DFS)更低。另外,敲减CHD7基因可以抑制乳腺癌细胞株的生长,并且抑制一系列肿瘤基因,包括NRAS基因。因此我们证实了CHD7的癌基因潜能以及在乳腺癌中CHD7作为潜在治疗靶点可能。
3.蛋白的乙酰化是一种重要的转录后修饰方式(post-translational modifications ,PTMs),通过转移乙酰辅酶A(AcCOA)中的乙酰基来实现,仍然属于表观遗传调控。蛋白质的乙酰化在真核生物中广泛存在,正常情况下蛋白质的乙酰化有两种形式,一种是Nα端进行乙酰化修饰,催化这类乙酰化的称作N端乙酰转移酶(Nt-acetyltransferases,NATs)。另外一类是催化赖氨酸Ε氨基的乙酰转移酶,我们称之为赖氨酸乙酰转移酶(KAT)。蛋白质乙酰化修饰对蛋白质的功能产生很大的影响,在肿瘤发生发展过程中蛋白乙酰化修饰的表观调控发挥了重要的作用。但是目前有关蛋白质乙酰化在肿瘤中所发挥的作用仍然有很多的未知。
本研究第三部分即通过对METABRIC以及TCGA数据库的系统研究,通过研究发现在乙酰转移酶基因中NAA10基因的mRNA表达与预后的相关性最强,NAA10mRNA表达越高,乳腺癌预后越差(DFS及OS),并且NAA10的表达与组织学分级、淋巴结状态、诺丁汉指数(NPI)明显相关(P小于0.01),组织学分级越高、淋巴结转移、NPI指数越高则NAA10的表达也越高。另外NAA10在侵袭性更强的三阴性乳腺癌中表达较非三阴性乳腺癌中明显要高。在Basal-like型(三阴性)乳腺癌细胞株中通过siRNA对NAA10抑制,明显限制了SUM149及SUM1315乳腺癌细胞的增殖,证实了NAA10作为癌基因的潜质及未来靶向治疗的靶点可能。
综上所述,我们通过研究,在ADAMTS家族、CHDs家族和KATs家族中筛选出ADAMTS8基因、CHD7基因和NAA10基因作为乳腺癌治疗的新型潜在靶点,为乳腺癌的靶向治疗奠定一定的理论基础。
然而临床上,除了抗Her-2的靶向治疗和抗雌激素受体ER的内分泌靶向治疗取得较大成功外,仍然缺乏非常行之有效的治疗靶点,特别是对于三阴性乳腺癌(Triple Negative Breast Cancer,TNBC)。由于三阴性乳腺癌没有针对性的治疗靶点,全身治疗仍以化疗为其主要治疗方式,细胞毒化疗药物的副作用相对较大,目前复发转移风险仍很高。因此本研究旨在探索和寻找一些新的与乳腺癌相关的治疗靶点。
1.肿瘤细胞的生存离不开其所处的微环境,其中胞外基质(extracellular matrix,ECM)在肿瘤细胞的转移过程中具有重要意义。肿瘤出现早期转移常常通过多种ECM降解蛋白酶来提高肿瘤细胞的侵袭性。分泌型ADAM又称为含I型血小板反应蛋白的解聚素金属蛋白酶(adisintegrin and metalloprotease with thrombospondinmotifs,ADAMTS),是一类新型的含有Zn2+指结构的金属基质蛋白酶。恶性肿瘤在其发生发展的过程中会存在细胞的增殖、凋亡及肿瘤血管的形成,ADAMTS家族蛋白酶在这些过程起着重要作用。
首先,我们的第一部分研究内容就是探讨ADAMTS成员ADAMTS8、ADAMTS18、ADAMTS20与浸润性导管癌临床病理参数及预后之间的关系,为寻找新的乳腺癌靶向治疗手段提供理论依据。通过对2012年1月至2016年6月河南省肿瘤医院乳腺科住院的278例乳腺癌患者。并收集同期住院手术的不伴有乳腺导管增生的纤维腺瘤病人的正常乳腺组织标本20例作为正常对照。在278例浸润导管癌病例中,ADAMTS8、ADAMTS18、ADAMTS20的表达率分别为84.5%、88.8%、72.3%。而在20例正常乳腺组织中ADAMTS8、ADAMTS18、ADAMTS20的表达率分别为45%、50%、90%。相关分析显示,在浸润性导管癌中,ADAMTS8的表达与Her-2的表达呈明显的正相关,有明显的统计学意义,P=0.037。生存分析显示,ADAMTS8的表达越高,预示着更差的无病生存率(DFS)及总死亡率(OS),P<0.01。ADAMTS18的表达与ER、PR、Ki67呈明显的正相关,有明显的统计学意义,但与预后无相关性。ADAMTS20的表达则在组织学分级Ⅰ级乳腺癌组织中明显下降,ADAMTS20的表达在Her-2型与Basal-like型之间有差异,但是ADAMTS20的表达与预后亦无相关性。因此我们推测ADAMTS8有可能成为乳腺癌治疗的潜在靶点。
2.染色质域解旋酶DNA结合蛋白(Chromodomain helicase DNA binding proteins,CHDs))是属于DNA结合蛋白家族中ATP依赖的染色质重塑酶。染色质重塑是指染色质通过其结构的动态变化影响基因组DNA的可接近性,进而影响DNA复制、转录、修复和重组的过程,属于表观遗传调控。染色质域解旋酶DNA结合蛋白家族(CHDs)能够调控发育过程中多种重要转录因子,广泛参与众多生理过程。已有研究表明,CHD家族的突变或异常调节可能引起机体的异常甚至恶性肿瘤。但是,在人类恶性肿瘤中有关CHD家族成员的基因改变及调节对恶性肿瘤的临床意义并不明确。
因此,第二部分研究即利用人类癌症和肿瘤基因图谱TCGA(The Cancer Genome Atlas )数据库和METABRIC(Molecular Taxonomy of Breast Cancer International Consortium)数据库中32种恶性肿瘤的上万例肿瘤组织标本,来整合分析CHD家族的基因和转录变化与恶性肿瘤的关系,并重点研究CHD家族在乳腺癌中的基因突变及表达情况。
我们通过研究发现,CHD6基因和CHD7基因在人类恶性肿瘤中是最常见出现扩增或者是基因突变的,而CHD1基因和CHD3基因是最常见缺失的。在乳腺癌的分子亚型中,CHD7基因在LuminalB型乳腺癌中扩增比例最高,达到71.35%,LuminalB型和Basal-like型乳腺癌CHD7mRNA过表达(ZScore≥1)率>50%,其中Basal-like型mRNA过表达率更是高达71.54%,相比LuminalA型乳腺癌mRNA过表达率只有20.49%。CHD7与肿瘤组织学分级、诺丁汉指数(Nottingham prognostic index,NPI)明显相关。TCGA中CHD7mRNA表达高者较mRNA表达低者总生存率(OS)要低,在METABRIC中可以看出,CHD7mRNA表达高者的无病生存率(DFS)更低。另外,敲减CHD7基因可以抑制乳腺癌细胞株的生长,并且抑制一系列肿瘤基因,包括NRAS基因。因此我们证实了CHD7的癌基因潜能以及在乳腺癌中CHD7作为潜在治疗靶点可能。
3.蛋白的乙酰化是一种重要的转录后修饰方式(post-translational modifications ,PTMs),通过转移乙酰辅酶A(AcCOA)中的乙酰基来实现,仍然属于表观遗传调控。蛋白质的乙酰化在真核生物中广泛存在,正常情况下蛋白质的乙酰化有两种形式,一种是Nα端进行乙酰化修饰,催化这类乙酰化的称作N端乙酰转移酶(Nt-acetyltransferases,NATs)。另外一类是催化赖氨酸Ε氨基的乙酰转移酶,我们称之为赖氨酸乙酰转移酶(KAT)。蛋白质乙酰化修饰对蛋白质的功能产生很大的影响,在肿瘤发生发展过程中蛋白乙酰化修饰的表观调控发挥了重要的作用。但是目前有关蛋白质乙酰化在肿瘤中所发挥的作用仍然有很多的未知。
本研究第三部分即通过对METABRIC以及TCGA数据库的系统研究,通过研究发现在乙酰转移酶基因中NAA10基因的mRNA表达与预后的相关性最强,NAA10mRNA表达越高,乳腺癌预后越差(DFS及OS),并且NAA10的表达与组织学分级、淋巴结状态、诺丁汉指数(NPI)明显相关(P小于0.01),组织学分级越高、淋巴结转移、NPI指数越高则NAA10的表达也越高。另外NAA10在侵袭性更强的三阴性乳腺癌中表达较非三阴性乳腺癌中明显要高。在Basal-like型(三阴性)乳腺癌细胞株中通过siRNA对NAA10抑制,明显限制了SUM149及SUM1315乳腺癌细胞的增殖,证实了NAA10作为癌基因的潜质及未来靶向治疗的靶点可能。
综上所述,我们通过研究,在ADAMTS家族、CHDs家族和KATs家族中筛选出ADAMTS8基因、CHD7基因和NAA10基因作为乳腺癌治疗的新型潜在靶点,为乳腺癌的靶向治疗奠定一定的理论基础。