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摘要肿瘤异质性是促进肿瘤进化的原因，癌细胞的基因组变异、具有自我更新和分化的肿瘤干细胞都与肿瘤异质性有关。正常的前列腺组织发生癌变形成前列腺上皮内瘤，进而发展为浸润性腺瘤，最终演变成侵袭性前列腺癌，癌症干细胞在癌症演变过程中起到了重要的作用，而前列腺肿瘤微环境中的免疫细胞也与癌细胞转移有关。因此，研究癌细胞干性在前列腺癌发生发展中发挥的作用，对治疗和研究前列腺癌有着重要的意义。此外，中药在癌症治疗中得到越来越广泛的应用，本实验室与江苏省中医院泌尿科合作，探究了复方中药CFF-1（院内制剂）抑制前列腺癌细胞生长的分子机制。<br>　　为了更加全面地探讨前列腺癌的发生发展机制，本文基于多组学数据，从基因组突变与进化、染色质可及性、基因组三维结构、转录因子调控、基因表达水平、单细胞基因表达等多个维度讨论前列腺癌细胞干性；并对复方中药CFF-1治疗前列腺癌的有效成分与有效靶分子进行生物信息学分析。分析结果表明：<br>　　1.前列腺实体瘤基因组存在大量基因突变和拷贝数变异，存在瘤内异质性；基于基因组变异信息构建前列腺癌细胞进化模型，显示前列腺癌线性进化模式，且其中一类细胞亚群存在于所有进化节点，可能具有细胞干性。<br>　　2.根据肿瘤干性打分（OCLR）和临床分级（Gleason分级）分析，临床分级高的前列腺癌样本具有更高的癌细胞干性；利用WGCNA获取前列腺癌干性相关的基因模块，对其中的干性相关基因拷贝数变异信息的统计表明，干性相关基因在Gleason分级高的样本中拷贝数变异程度也更高，说明Gleason分级更高的前列腺样本具有更强的癌细胞干性。<br>　　3.结合转录组表达数据的进一步分析发现，高格里森分级的前列腺癌细胞中CD8+T细胞和M1型巨噬细胞含量高、浆细胞含量低；前列腺癌的癌细胞干性与免疫浸润与呈负相关。<br>　　4.基于ATCA-seq分析发现，在前列腺癌细胞和正常细胞中，调控干性相关基因的转录因子的染色质开放信号不同，且对细胞中贡献度最高的转录因子也不同，这些转录因子可能促进了前列腺癌的发生，是影响前列腺癌细胞干性与转移的关键因素。<br>　　5.前列腺癌三维基因组测序分析表明癌样本基因组的拓扑关联结构域（TAD）普遍变小，并在前列腺癌基因组中发现214个与正常前列腺细胞显著不同的染色质环；根据单细胞转录组数据发现前列腺癌细胞中存在类似癌症干细胞的亚群细胞。<br>　　6.利用三维基因组测序和单细胞测序对前列腺癌中的关键基因EZH2的研究表明，EZH2基因在前列腺癌细胞中表达上调；前列腺癌细胞基因组的EZH2基因所在区域能够形成特异性的染色质环结构，这可能与EZH2基因在前列腺癌中的高表达有关。<br>　　7.通过网络药理学发现，雌性激素信号通路中的ESR1和MAPK信号通路中的MAPK14能够与CFF-1中大量的药物小分子（有效成分）相互作用，使用自主开发的Do_virtual_screening程序筛选获得结合自由能最小的药物小分子，并通过分子动力学进一步模拟了药物小分子与ESR1、MAPK14蛋白的动态结合过程。<br>　　本研究发现前列腺癌细胞干性与基因突变、特殊的转录因子以及免疫微环境诸多因素相关，加深了对癌细胞干性在前列腺癌中作用的理解；还发现与EZH2基因在前列腺癌中高表达有关的特异性的染色质环，为前列腺癌关键基因EZH2的分子机制研究提供了基因结构证据；此外，从生物信息学角度挖掘了CFF-1抑制前列腺癌的中药小分子（有效成分）及其作用靶蛋白，为进一步深入研究和开发治疗前列腺癌的复方中药CFF-1提供必要的指导性依据，也为开拓传统中药进入癌症治疗领域提供必要的理论基础。