研究背景:肺癌是世界范围内发病率和致死率最高的恶性肿瘤之一。目前肺癌的主要治疗手段是手术、化疗和放疗等,但是治疗效果极差,五年生存率低于百分之二十。肺癌细胞的远端转移是导致患者死亡率居高不下的主要原因。因此,我们以肺癌为研究对象,重点探索转录因子异常表达对肿瘤细胞侵润转移的作用。我们实验室主要研究肺癌发生和转移的具体分子机制,已经发现淋巴细胞特异性转录因子Aiolos异位表达可以抵抗失巢凋亡,促进肿瘤细胞的远端转移。该部分研究结果已于2014年在Cancer Cell杂志上发表。并且在研究转录因子Aiolos促进肺癌转移时发现,Aiolos的异位表达可以显著降低另一种转录因子PRDM1的表达。转录抑制因子PRDM1也被称为Blimp1,主要参与β-干扰素基因的表达沉默、B淋巴细胞向浆细胞的转化、T淋巴细胞的稳态控制、原始生殖细胞的特化和迁移、表皮细胞终末分化和皮脂腺干细胞的维持等过程。PRDM1在肿瘤中作用的研究,主要集中在血液系统,PRDM1的基因结构改变、蛋白表达异常常与恶性淋巴瘤、白血病的发生相关。目前只有少量报道涉及PRDM1在实体肿瘤中的作用。PRDM1表达下降可提高胶质瘤的恶性度;而下调乳腺癌细胞中的PRDM1表达则抑制细胞迁移。因此,PRDM1基因在实体肿瘤中到底发挥是抑癌基因的作用,还是促癌基因作用,以及PRDM1在肺癌中的详细具体的作用机制,都需要我们更加深入的研究。研究目的:通过观测细胞行为变化,阐明肺癌细胞中PRDM1表达下调所产生的细胞生物学效应;通过检测m RNA和蛋白质表达的变化,探讨肺癌细胞中下调PRDM1表达所引起的细胞行为变化的具体分子机制;通过尾静脉注射小鼠成瘤实验,明确PRDM1与肿瘤细胞转移相关性;通过表达谱芯片数据、表达谱测序数据和多种细胞系的PRDM1表达水平的RT-PCR检测,确定PRDM1和Aiolos的负相关性;通过研究转录因子和DNA相互作用,探讨肺癌细胞中PRDM1表达缺失的转录调控机制。综合以上研究,进一步深化肺癌发生和转移的的分子机制,为恶性肺癌的分子治疗提供新的治疗靶点。研究方法和研究结果:1.通过分析过表达Aiolos的表达谱芯片数据,确定研究目标为PRDM1;2.分析206个肺表皮细胞系其中包括59个正常肺表皮细胞系和147个肺癌细胞系中的microarray结果,确定PRDM1异常表达与肺癌形成和转移的相关性;3.以慢病毒为载体,下调A549细胞的PRDM1表达,通过Transwell实验、Fibronectin实验、Cell Death实验和三维培养实验等,检测细胞的行为变化。结果发现下调PRDM1后,细胞的侵袭能力、黏附能力和抗凋亡能力增高;4.以慢病毒为载体,下调A549细胞的PRDM1,并通过Real-time PCR和Western blot检测m RNA和蛋白质的变化,发现下调PRDM1后,Fibronectin蛋白表达增高;5.以慢病毒为载体,将下调PRDM1表达的A549细胞采用尾静脉注射裸鼠,观察小鼠的存活时间,并解剖取肺、心、肝、脾、肾,制成冰冻切片和石蜡切片,发现所有老鼠的肺部都检测到有肿瘤转移灶的形成,但是在其他组织中则没有发现有肿瘤的形成。下调PRDM1组的小鼠的存活时间明显比对照组短。尾静脉注射小鼠实验模拟肿瘤细胞进入血管后形成肿瘤的情况。该动物实验结果说明,下调PRDM1后,细胞的失巢凋亡抵抗能力和黏附能力增强,因此使下调PRDM1的细胞获得更多的存活时间,并且更易于黏附在其它器官上形成肿瘤。6.通过转录组测序和多种细胞系RT-PCR检测,确定PRDM1和Aiolos的负相关性;并通过对过表达Aiolos细胞的PRDM1的表达水平检测,确定在转录调控网络中,PRDM1位于Aiolos的下游,受Aiolos的调控;7.通过染色质免疫共沉淀实验荧光素酶报告基因实验,确定Aiolos可以结合到PRDM1的转录启动子区,并抑制PRDM1的转录。结论:1.肺癌细胞通过下调PRDM1的表达增强细胞的黏附能力、侵袭能力、抗失巢凋亡能力和从原位细胞团上脱离的能力;2.与对照组相比,下调PRDM1的肿瘤细胞尾静脉注射裸鼠,存活时间缩短;3.在肺癌中转录因子Aiolos可以结合到PRDM1基因的启动子区,抑制PRDM1的表达。