国家基金申报书：恶性肿瘤发生、发展的细胞表观遗传机制0-G---1探析.docVIP

 PAGE 26 项目名称：恶性肿瘤发生、发展的细胞表观遗传机制首席科学家：尚永丰 北京大学起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部  二、预期目标 总体目标： 本项目瞄准表观遗传学研究的前沿，整合国内优秀研究人员，系统深入地开展恶性肿瘤发生发展及侵袭转移的表观遗传学研究。本项目的总体目标如下：阐明表观遗传关键机制即DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA对基因表达调控的影响；明确表观遗传调控在乳腺癌、肺癌发生发展及侵袭转移中的作用；揭示EMT过程中的表观遗传学变化及细胞重编程机制；阐明细胞微环境在肿瘤转移中的作用及机制；整合各种信息数据，描绘乳腺癌、肺癌发生发展及侵袭转移的分子调控网络。通过本项目的实施，建立和完善表观遗传学研究的新的技术体系，实现我国在生命科学及医学研究领域的理论创新，为恶性肿瘤预警、诊断、治疗和药物筛选提供新思路、新途径和新靶标，发现几个潜在的可以用于乳腺癌、肺癌诊断的分子标志物及药物治疗的分子靶标，并在本项目的实施过程中建立一支具有国际竞争力的研究团队。 五年预期目标： 发现一批新的组蛋白修饰因子，探明组蛋白修饰与DNA甲基化之间相互作用的分子机制，筛选一批肿瘤相关ncRNA，鉴定一批具有潜在临床应用价值的肿瘤诊断及治疗的新的ncRNA分子靶标；鉴定一批新的EMT关键调控因子；发现针对转移型乳腺癌、肺癌的新的有效治疗靶点。 建立一整套适应于恶性肿瘤表观遗传学研究的技术平台和技术体系。 培养一批中青年学术带头人和学术骨干；培养研究生（含硕、博）50名以上、博士后12名以上。 在国际一流杂志（IF10）发表论文8篇以上，在有影响力的杂志（IF5）上发表论文25篇以上。  三、研究方案 本项目分为六个课题，将全面系统地研究乳腺癌和肺癌发生发展及侵袭转移的表观遗传机制，为乳腺癌和肺癌的预防、诊断、治疗提供分子标志及药物靶标。前三课题分别从DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA三个不同角度，分析肿瘤发生发展及侵袭转移中表观遗传学改变，研究其相互之间的作用关系及分子调控机理；第四课题将对肿瘤转移过程中非常重要的现象即上皮－间质转换的细胞重编程机制进行探讨；第五课题从肿瘤微环境的角度，探讨肿瘤微环境中基质细胞及细胞因子对肿瘤细胞生物学行为尤其是侵袭转移的影响；第六课题整合所有的信息，描绘乳腺癌和肺癌发生发展及侵袭转移的分子调控网络。 六个部分各有侧重，又紧密衔接，团结合作，互相促进。 课题一：DNA甲基化变化在恶性肿瘤发生发展及侵袭转移中的作用 本研究将筛选肿瘤细胞中高甲基化并失活的基因并分析其启动子区域组蛋白的修饰状况，探讨DNA甲基化与组蛋白修饰的先后关系。筛选出影响DNA甲基化酶和DNA结合的关键性因子或蛋白；明确相关关键性因子或蛋白与DNA甲基化酶及DNA结合蛋白作用的分子机制，进一步明确特定基因发生DNA甲基化的分子机制，进而揭示组蛋白修饰与DNA甲基化相互作用的分子机制。另外在肿瘤组织，CBX7等PcG蛋白的正常组合关系被破坏，并且这种PcG蛋白组合紊乱与肿瘤相关基因失活之间可能存在因果关系。本研究还将以多种器官的正常组织和肿瘤组织为对象，了解正常组织细胞中PcG蛋白的正常组合关系，研究这种正常组合关系破坏与肿瘤发生的关系及其与肿瘤相关基因组蛋白修饰、核小体定位和DNA甲基化发生的关系。表观遗传重编程不仅在体细胞去分化和获得多能“干性”方面发挥关键性作用，也是细胞癌变过程中获得无限增殖和侵袭/转移能力的物质基础。本研究将在开展肿瘤转移相关DNA甲基化组学研究的基础上，筛选并鉴定出影响肿瘤细胞转移能力的关键性DNA甲基化变化位点及其网络，了解其在癌细胞获得转移能力重编程过程中作用，建立预测恶性肿瘤转移能力的表观遗传分子分型体系。总体研究方案如下： 肿瘤DNA甲基化组和应用研究 DNA甲基化形成机制研究 代表性肿瘤及非瘤组织标本收集 500例 肿瘤DNA甲基化组测定启动子芯片 基因功能分析生物信息学分析 确定肿瘤发生/转移/侵袭相关的甲基化网络 验证研究：大样本患者随访、 模式动物 建立肿瘤转移能力的DNA甲基化分型体系 RLGS/MeDIP/Promoter array等方法分析肿瘤基因组甲基化谱式 分析肿瘤细胞中异常甲基化的启动子区域组蛋白修饰的状况ProfileProfile 筛选影响DNMT和DNA结合 及组蛋白修饰的关键蛋白 探讨关键蛋白活性和 自身修饰的变化 明晰特异基因发生DNA甲基化 的分子机制和组蛋白修饰调控DNA甲基化的分子机制 探明关键蛋白与DNMT和DNA 结合蛋白相互作用的分子机制 课题负责人：朱卫国，北京大学 学术骨干：邓大君，北京大学 伍会健，大连理工大学生命科学与技术学院 课题二：组蛋白修饰异常在恶性肿瘤发生发展及侵袭转移中的作用