工程名稱：惡性腫瘤發(fā)生、開展的細(xì)胞表觀遺傳機制

首席科學(xué)家：尚永豐北京大學(xué)

起止年限：2011.1至2015.8

依托部門：教育部

二、預(yù)期目標(biāo)

總體目標(biāo)：

本工程瞄準(zhǔn)表觀遺傳學(xué)研究的前沿，整合國內(nèi)優(yōu)秀研究人員，系統(tǒng)深入地開展惡性腫

瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移的表觀遺傳學(xué)研究。本工程的總體目標(biāo)如下：說明表觀遺傳關(guān)鍵機

制即DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA對基因表達(dá)調(diào)控的影響；明確表觀遺傳調(diào)控

在乳腺癌、肺癌發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用；揭示EMT過程中的表觀遺傳學(xué)變化及細(xì)胞

重編程機制；說明細(xì)胞微環(huán)境在腫瘤轉(zhuǎn)移中的作用及機制；整合各種信息數(shù)據(jù)，描繪乳腺

癌、肺癌發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。通過玄工程的實施，建立和完善表觀遺傳

學(xué)研究的新的技術(shù)體系，實現(xiàn)我國在生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的理論創(chuàng)新，為惡性腫瘤預(yù)

警、診斷、治療和藥物篩選提供新思路、新途徑和新靶標(biāo)，發(fā)現(xiàn)幾個潛在的可以用于乳腺

癌、肺癌診斷的分子標(biāo)志物及藥物治療的分子靶標(biāo)，并在本工程的實施過程中建立一支具

有國際競爭力的研究團隊。

五年預(yù)期目標(biāo)：

1、發(fā)現(xiàn)一批新的組蜜白修偉因子，探明組蛋白修飾與DNA甲基化之間相互作用的分子機

制，篩選一批腫瘤相關(guān)ncRNA,鑒定一批具有潛在臨床應(yīng)用價值的腫瘤診斷及治療的

新的ncRNA分子靶標(biāo)；鑒定一批新的EMT關(guān)鍵調(diào)控因子；發(fā)現(xiàn)針對轉(zhuǎn)移型乳腺癌、

肺癌的新的有效治療靶總。

2、建立一整套適應(yīng)于惡性腫瘤表觀遺傳學(xué)研究的技術(shù)平臺和技術(shù)體系。

3、培養(yǎng)一批中青年學(xué)術(shù)帶頭人和學(xué)術(shù)骨干；培養(yǎng)研究生（含碩、博）50名以上、博士后

12名以上。

4、在國際一流雜志1IF>10）發(fā)表論文8篇以上，在有影響力的雜志（IF>5）上發(fā)表論文

25篇以上。

三、研究方案

本工程分為六個課題，將全面系統(tǒng)地研究乳腺癌和肺癌發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移的表觀遺

傳機制，為乳腺癌和肺癌的預(yù)防、診斷、治療提供分子標(biāo)志及藥物靶標(biāo)。前三課題分別從

DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA三個不同角度，分析腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中

表觀遺傳學(xué)改變，研究其相互之間的作用關(guān)系及分子調(diào)控機理；第四課題將對腫瘤轉(zhuǎn)移過

程中非常重要的現(xiàn)象即上皮一間質(zhì)轉(zhuǎn)換的細(xì)胞重編程機制進行探討；第五課題從腫瘤微環(huán)

境的角度，探討腫瘤微環(huán)境中基質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞因子對腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為尤其是侵襲轉(zhuǎn)移

的影響；第六課題整合所有的信息，描繪乳腺癌和肺癌發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移的分子調(diào)控網(wǎng)

絡(luò)。

六個局部各有側(cè)重，又緊密銜接，團結(jié)合作，互相促進。

課題一：DNA甲基化變化在惡性腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用

本研究將篩選腫瘤細(xì)胞中高甲基化并失活的基因并分析其啟動子區(qū)域組蛋白的修飾狀

況，探討DNA甲基化與組蛋白修飾的先后關(guān)系。篩選出影響DNA甲基化酶和DNA結(jié)合

的關(guān)鍵性因子或蛋白；明確相關(guān)關(guān)鍵性因子或蛋白與DNA甲基化酶及DNA結(jié)合蛋白作用

的分子機制，進一步明確特定基因發(fā)生DNA甲基化的分子機制，進而揭示組蛋白修飾與

DNA甲基化相互作用的分子機制。另外在腫瘤組織，CBX7等PcG蛋白的正常組合關(guān)系被

破壞，并且這種PcG蛋白組合紊亂與腫瘤相關(guān)基因失活之間可能存在因果關(guān)系。本研究還

將以多種器官的正常組織和腫瘤組織為對象，了解正常組織細(xì)胞中PcG蛋白的正常組合關(guān)

系，研究這種正常組合關(guān)系破壞與腫瘤發(fā)生的關(guān)系及其與腫瘤相關(guān)基因組蛋白修飾、核小

體定位和DNA甲基化發(fā)生的關(guān)系。表觀遺傳重編程不僅在體細(xì)胞去分化和獲得多能“干性”

方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用，也是細(xì)胞癌變過程中獲得無限增殖和侵襲/轉(zhuǎn)移能力的物質(zhì)根底。本

研究將在開展腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)DNA甲基化組學(xué)研究的根底土.篩詵并鑒定出影響腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)

移能力的關(guān)鍵性DNA甲基化變化位點及其網(wǎng)絡(luò)，了解其在癌細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)移能力重編程過程

中作用，建立預(yù)測惡性腫瘤轉(zhuǎn)移能力的表觀遺傳分子分型體系?？傮w研究方案如下：

DNA甲基化形成機制研究O腫瘤DNA甲基化組和應(yīng)用研究

課題負(fù)責(zé)人：朱衛(wèi)國，北京大學(xué)

學(xué)術(shù)骨干：鄧大君，北京大學(xué)

伍會健，大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

課題二：組蛋白修飾異常在惡性腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用

本課題將常規(guī)方法和高通量技術(shù)相結(jié)合，從篩選乳腺癌和肺癌中新的組蛋白修飾調(diào)控

因子及其復(fù)合物出發(fā)，逐步揭示所獲得的候選基因?qū)ω〗M蛋白修飾的作用和調(diào)控機理，并

進一步說明這些基因在調(diào)控腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移口的作用及其機制。將以功能基因組

學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的方法篩選乳腺癌和肺癌中發(fā)生突變或者表達(dá)異常的組蛋白修飾酶以及轉(zhuǎn)

錄因子，同時針對MLL1等相關(guān)的甲基化酶復(fù)合物組分，LSD1等去甲基化酶、EYA去磷

酸化酶和磷酸化激酶、轉(zhuǎn)錄因子Smad4和ER及其轉(zhuǎn)錄輔助因子等，篩選新的組蛋白修飾

基因或miRNA,利用各種蛋白質(zhì)間相互作用方法驗證篩選獲得的組蛋白修飾復(fù)合物中各成

員間的相互作用。利用基因過量表達(dá)和敲低/敲除技術(shù)、基因突變技術(shù)、組蛋白甲基化、磷

酸化和乙?；治?、ChlP-seq等技術(shù)檢測別離的組蛋白修飾因子對組蛋白修飾和基因表達(dá)

的影響及其在基因表達(dá)調(diào)控中的分子機制。在此根底上，利用動物模型和臨床標(biāo)本對組蛋

白修飾候選因子在腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用做深入分析?？傮w研究方窠如下：

組蛋白修飾異常機制與腫瘤發(fā)生開展

口

甲基化南、磷酸酶、Smad4和ER轉(zhuǎn)錄因子等

課題負(fù)責(zé)人：葉棋濃，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物工程研究所

學(xué)術(shù)骨干：楊曉，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物工程研究所

課題三：非編碼RNA在惡性腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用

研究ncRNA作用機制的一個關(guān)鍵就是鑒定與之相互作用的靶分子，特別是蛋白分子。

本課題將以乳腺癌細(xì)胞系、腫瘤組織、腫瘤啟動細(xì)胞為模型，利用自主建立的

RNA-SELEX-seq技術(shù)平臺系統(tǒng)地發(fā)現(xiàn)和鑒定與腫瘤相關(guān)蛋白(特別是其中的轉(zhuǎn)錄因子和表

觀修飾酶)發(fā)生相互作用的ncRNA；還將采用不同大小的ncRNA的cDNA文庫

(size-fractionedRNAlibrary)鑒定腫瘤啟動細(xì)胞恃異的ncRNA。采用球囊形成實驗、二維

平皿及三維Malrigel培養(yǎng)以及免疫缺陷鼠體內(nèi)種植和腫瘤組織等研究體系，系統(tǒng)深入地研

究ncRNA和蛋白間的相互作用、它們所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、以及這些相互作用的

生理功能，剖析ncRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在腫瘤發(fā)生開展進程中的作用與意義。與此同時，選擇其

中一些有重要功能的ncRNA,結(jié)合大量的腫瘤患者的標(biāo)本及臨床資料，研究將其作為藥靶

或生物標(biāo)記物的可能性。

非編周RNA與腫瘤發(fā)生開展研究

息

腫痛相關(guān)蛋白結(jié)合的ncRNA的研究

口「

RNA-SELEX-seq技Size-fractionedRNA

未平臺鑒審與腫病lihrarv鑒定腫桶啟動

課題負(fù)責(zé)人：宋旭，四川大學(xué)

學(xué)術(shù)骨干：宋爾衛(wèi)，中山大學(xué)

李沁桐，四川大學(xué)

課題四：上皮一間質(zhì)轉(zhuǎn)換的機理及惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的細(xì)胞重編程機制

以乳腺癌細(xì)胞系、腫瘤組織及癌旁正常組織為模型，探討EMT的細(xì)胞重編程作用機理

及其在乳腺癌轉(zhuǎn)移及化療藥物耐受中的作用。選取永生化的正常乳腺細(xì)胞系（如

MCF-IOA）,F.R陽性低轉(zhuǎn)移性細(xì)胞系（如MCF-7,T47-D等），F(xiàn)R陰性高轉(zhuǎn)移細(xì)胞系（如

MDA-MB-23I,SUM1315等），以及ER陽性但對三苯氧胺耐藥的BT-474細(xì)胞等為主要細(xì)

胞模型，并通過lentivirus介導(dǎo)的shRNA抑制或過表達(dá)E-cadherin在這些細(xì)胞系中分別誘導(dǎo)

或抑制EMT表型。比擬不同細(xì)胞系在EMT前后其基因表達(dá)譜變化，用MeDIP-seq法比擬

基因組范圍內(nèi)DNA甲基化變化情況，并用ChlP-seq法比擬與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的主要的組蛋白修

飾標(biāo)志如激活性的組蛋白乙?；?、H3K4甲基化，抑制性的H3K9,H3K27,H4K20甲基化

等在全基因組范圍內(nèi)的分布變化規(guī)律。在此根底上，對差異表達(dá)的新基因及特異性組蛋白

修飾酶在EMT以及在乳腺癌轉(zhuǎn)移及藥物耐受中的作用做深入分析。同時，選取兩種以上高

轉(zhuǎn)移性細(xì)胞系，以TGF。或TNFa刺激細(xì)胞或穩(wěn)定轉(zhuǎn)染0-catenin分別激活TGF0、NFKB以

及Wnt信號通路誘導(dǎo)EMT。用基因表達(dá)譜、蛋白質(zhì)譜及全蛋白磷酸化譜分析在三種條件下

關(guān)同變化的靶基因及蛋白分子。這些共同通路分子是各信號通路間的交互作用節(jié)點及潛在

的EMT關(guān)鍵調(diào)控因子，對它們的作用機理進行進一步細(xì)胞及分子水平上的分析。建立可誘

導(dǎo)表達(dá)熒光標(biāo)記的E-cadherin或其它EMT誘導(dǎo)因子的穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞系，以在細(xì)胞及分子水

平上實時觀察細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的改變對EMT及細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的影響。總體研究方案如下：

上皮一間質(zhì)轉(zhuǎn)換的機理及表觀遺傳機制

課題負(fù)責(zé)人：尚永豐，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部

學(xué)術(shù)骨干：梁靜，北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部

張華，中國航天員科研訓(xùn)練中心

課題五：細(xì)胞微環(huán)境與腫瘤的發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移

以乳腺癌為模型，分別從腫瘤細(xì)胞微環(huán)境中的腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞、浸潤的免疫細(xì)胞

［腫瘤相關(guān)性巨噬細(xì)胞）和基質(zhì)分子（細(xì)胞因子TG?。┤胧?，研究腫瘤微環(huán)境對腫瘤細(xì)胞

生物學(xué)行為尤其是侵襲轉(zhuǎn)移的影響。別離乳腺良性增且患者及各種不同類型不同分期的乳

腺癌患者組織微環(huán)境中的成纖維細(xì)胞及腫瘤相關(guān)性巨噬細(xì)胞，分析miRNA及mRNA的表

運譜；研究這些差異表達(dá)的基因或miRNA對成纖維細(xì)胞及腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移能力的影響；

建立三維細(xì)胞培養(yǎng)模型，將腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)，盡量模擬體內(nèi)環(huán)境，并應(yīng)用免疫

分子及免疫細(xì)胞缺陷小鼠構(gòu)建小鼠骨髓嵌合體動物模型，研究這些差異表達(dá)的基因或

miRNA對共培養(yǎng)后腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移能力的影響；采用基因工程小鼠模型，從分子、細(xì)胞、

動物三個層面研究TG印信號通路在腫瘤微環(huán)境中與REGy蛋白酶體激活因子、p53等重要

腫瘤因子動態(tài)相互作用及其動態(tài)調(diào)控的分子機制。在解析這些調(diào)控機制的生理病理意義的

根底上，通過腫瘤模型研究進一步說明腫瘤微環(huán)境中重要生物學(xué)因子對腫瘤發(fā)生開展的決

定性作用。具體方案如下：

細(xì)胞微環(huán)境與腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移

課題負(fù)

n責(zé)人：

劉芝華,

中國醫(yī)

正常乳腺組織及不同類型的乳腺癌組織學(xué)科學(xué)

院腫瘤

研究所

腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞原代培養(yǎng)腫瘤相關(guān)性巨噬細(xì)胞分子、細(xì)胞水平動物水平

學(xué)

術(shù)骨

干

李

?.

曉

華

淑

mRNA及miRNA表之譜分析Smad2亞等

東

范

基因敲除位基因表達(dá)師

大

生

學(xué)

建立基質(zhì)細(xì)胞與小鼠模型

命

免疫缺陷學(xué)

科

腫瘤細(xì)胞的三維㈡基因/miRNA

研

斤

小鼠骨鉉嵌合體期

的功能研究仁

細(xì)胞培養(yǎng)模型動物模型構(gòu)建

說明REGr蛋白酶體與TG印信號曲

通路間的相互作用春楓，中

明確基質(zhì)細(xì)胞的基因/miRNA對腫瘤轉(zhuǎn)移的影響

國醫(yī)學(xué)

科學(xué)院

建立腫瘤與細(xì)胞微環(huán)境網(wǎng)絡(luò)體系腫瘤研

究所

課題六：惡性腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

利用腫瘤基因表達(dá)和表觀遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，采用計算與物學(xué)方法推測在惡性腫瘤、干細(xì)胞

中發(fā)生變化的表觀遺傳學(xué)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。為了更深入地研究腫瘤發(fā)生開展過程的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò),

還需要從以下幾個方面進一步開展基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的因果推斷方法。（1）考慮到實驗方法

與手段的多樣性，需要開發(fā)能夠自動整合并利用多個異質(zhì)實驗數(shù)據(jù)的因果推斷方法。這局

的工作涉及去除反映單個數(shù)據(jù)源自身特征的背景信號，子網(wǎng)絡(luò)的拼接與集成，觀測型實驗

數(shù)據(jù)與（基因敲除、RNA沉默等）干預(yù)型實驗數(shù)據(jù)的因果信息集成等多個問題；（2）通過開

發(fā)根據(jù)數(shù)據(jù)特征自適應(yīng)地調(diào)整網(wǎng)絡(luò)正那么化參數(shù)的學(xué)習(xí)算法等方式，以解決如何在具有較

高噪聲和不精確性的系統(tǒng)生物學(xué)實驗數(shù)據(jù)中進行可靠因果推斷的實際問題。對于大規(guī)模因

果推斷問題，使用現(xiàn)有的貝葉斯因果推斷方法，還面臨有限的數(shù)據(jù)資源與急劇增大的網(wǎng)絡(luò)

搜索空間的矛盾。為了保證學(xué)習(xí)結(jié)果的魯棒性，我們擬開發(fā)一系列能保持因果關(guān)系的特征

選擇方法來解決這個問題。（3）不同系統(tǒng)生物學(xué)因素之間的上下游作用關(guān)系可能會隨腫瘤

發(fā)生與開展的過程而動態(tài)地發(fā)生變化，為此我們擬開發(fā)能夠正確推斷這種動態(tài)關(guān)系的貝葉

斯網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法。因為腫瘤細(xì)胞有很多具有干細(xì)胞特性，且目前所掌握的胚胎干細(xì)胞數(shù)據(jù)

比腫瘤數(shù)據(jù)更豐富也更系統(tǒng)，我們將在惡性腫瘤與干細(xì)胞中分別預(yù)測基因表達(dá)與表觀調(diào)控

網(wǎng)絡(luò)，并進一步比擬其異同。通過干擾預(yù)測的上游調(diào)控節(jié)點后以ChlP-PCR和ChlP-seq技

術(shù)對下游節(jié)點進行檢測，對以上預(yù)測模型中的關(guān)鍵調(diào)控關(guān)系進行驗證。為了通過實驗驗證

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型推測出來的因果關(guān)系，我們將把它們作為遺傳學(xué)的上下游關(guān)系處理。這樣

就可以人為地提高或降低上游事件的水平，例如，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合或者其他組蛋白修飾水平,

而后觀察下游事件，如基因表達(dá)，或者組蛋白或DNA修飾的水平的變化，來證實我們所預(yù)

測的因果關(guān)系…以組蛋白甲基化修飾作用為例，甲基化轉(zhuǎn)移酶和去甲基化酶是可用于干擾

網(wǎng)絡(luò)中的特定節(jié)點。譬如我們要證實H3K27me3抑制基因表達(dá)這一關(guān)系，我們可以通過抑

制正常細(xì)胞或者癌細(xì)胞的組蛋白甲基化轉(zhuǎn)移酶或者去甲基化酶來調(diào)節(jié)H3K27me3水平，從

而觀察下游基因表達(dá)水平的變化（圖2）。實際上，一些已報道的因果關(guān)系正是利用上述方

法和遺傳突變在模式生物或細(xì)胞實驗中發(fā)現(xiàn)的。驗證轉(zhuǎn)錄因子對某種組蛋白修飾的作用可

以通過過表達(dá)或者RNAi轉(zhuǎn)錄因子來直接觀察到。我們將通過過表達(dá)或者RNAi分別上調(diào)

或者下調(diào)轉(zhuǎn)錄因子，然后利用ChlP-qPCR技術(shù)檢測一些的修飾位點或者利用ChlP-seq技術(shù)

在全基因水平檢測轉(zhuǎn)錄因子對全基因組范圍內(nèi)組蛋白修飾的影響。

圖2：如何通過干擾上游調(diào)控節(jié)點并以ChlP-PCR和ChlP-seq技術(shù)

檢測下游基因驗證預(yù)測模型中的關(guān)鍵調(diào)控關(guān)系

具體方案如下:

課題負(fù)責(zé)人：韓敬東，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所

學(xué)術(shù)骨干：吳旻，武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

四、年度方案

研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)

1）多種手段研究肺癌細(xì)胞腫瘤抑制

基因甲基化狀況，開展腫瘤轉(zhuǎn)移

相關(guān)DNA甲基化標(biāo)志物研究；開

展PcG蛋白表達(dá)變異與腫瘤抑制

基因表觀遺傳失活關(guān)系研究；

2）利用高通量芯片、ChIP-Chip、

ChIP-seq、酵母雙雜交、免疫沉

淀結(jié)合質(zhì)譜等技術(shù)，針對TGFB

和雌激素信號通路相關(guān)因子，如

1）找出有代表性的腫瘤抑制基因，

轉(zhuǎn)錄因子Smad4、ER及其轉(zhuǎn)錄輔

分析甲基化譜，篩選出一組腫瘤

助因子，篩選新的組蛋白修飾基

轉(zhuǎn)移相關(guān)DNA甲基化標(biāo)志物；掌

因或miRNA；

握腫瘤組織中多種PcG蛋白表達(dá)

3）利用RNA-SELEX-seq等技術(shù)平臺

變異規(guī)律；

系統(tǒng)篩選鑒定與腫瘤相關(guān)蛋白相

2）獲得新的組蛋白修飾組分；

互作用的ncRNA；檢測ncRNA的

3）篩選出一批腫瘤相關(guān)的ncRNA；

表達(dá)譜；

第并確定ncRNA及相關(guān)蛋白的表達(dá)

4）誘導(dǎo)或抑制EMT表型。比擬不同

譜；

細(xì)胞系在EMT前后其基因表達(dá)譜

4）優(yōu)化EMT表型誘導(dǎo)條件，完成基

變化，用MeDIP-seq法比擬基因

因表達(dá)譜及McDIP-seq,

組范圍內(nèi)DNA甲基化變化情況，

ChlP-seq法比擬DNA甲基化及主

并用ChTP-seq法比擬與轉(zhuǎn)錄相

要組蛋白修飾譜變化實驗；

關(guān)的主要的組蛋白修飾標(biāo)志如激

5）發(fā)現(xiàn)與腫瘤發(fā)生開展和轉(zhuǎn)移相關(guān)

活性的組蛋白乙?；?、H3K4甲基

的不同間質(zhì)細(xì)胞的表型特征，以

化，抑制性的H3K9,H3K27,H4K20

年及一些重要的免疫相關(guān)蛋白、間

甲基化等在全基因組范圍內(nèi)的分

質(zhì)細(xì)胞中miRNA及mRNA的表達(dá)改

布變化規(guī)律。

變；

5）別離乳腺良性增生患者及乳腺癌6）建工能夠自動整合并利用多個異

患者微環(huán)境中的成纖維細(xì)胞、浸

質(zhì)實驗數(shù)據(jù)，適用于大規(guī)模高噪

潤巨噬細(xì)胞、浸澗的單核巨噬細(xì)

聲的組學(xué)數(shù)據(jù)的因果推斷方法，

胞，分析miRNA及mRNA的表達(dá)譜，

并開發(fā)為計算軟件。

研究不同類型的乳腺癌以及不同

侵襲轉(zhuǎn)移能力的乳腺癌中上皮細(xì)

胞與間質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)譜差異；

6）開發(fā)能夠自動整合并利用多個異

質(zhì)實驗數(shù)據(jù)的因果推斷方法。包

括去除反映單個數(shù)據(jù)源自身特征

的背景信號，子網(wǎng)絡(luò)的拼接與集

成，觀測型實驗數(shù)據(jù)與（基因敲

除、RNA沉默等）干預(yù)型實驗數(shù)

據(jù)的因果信息集成等多個問題。

研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)

1）分析圍繞甲基化基因啟動子周圍1）探明組蛋白修飾與甲基化DNA之

的組蛋白修飾狀況，開展核小體間的關(guān)聯(lián)性，證明核小體在DNA

在DNA甲基化擴展過程中的作用甲基化擴展過程中的作用；

研究；開展腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)甲基化2）明確組蛋白修飾復(fù)合物中各成員

標(biāo)志物多中心驗證研究；間的相互作用及其相互作用方

2）利用免疫共沉淀、GST式；

pull-down、細(xì)胞內(nèi)共定位等蛋白3）初步確定ncRNA的作用靶點，特

質(zhì)問相互作用技術(shù)驗證篩選獲得別是與蛋白的相互作用；

的組蛋白修飾復(fù)合物中各成員間4）發(fā)現(xiàn)一些新的潛在EMT調(diào)控因

的相互作用，定位相互作用的結(jié)子；

構(gòu)域/區(qū)域。5）發(fā)現(xiàn)幾個間質(zhì)細(xì)胞來源的與腫瘤

第

3）研究篩選到的ncRNA與蛋白質(zhì)、發(fā)生開展和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)的新的

DNA或RNA等生物大分子的相互分子；

作用；6）建立能夠自動進行因果關(guān)系的特

4）對克隆得到的新的潛在EMT調(diào)控征選擇方法，并開發(fā)為計算軟件。

因子用分子生物學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)探索推斷腫瘤發(fā)生與開展動態(tài)關(guān)

的手段進行功能分析；系的方法；

5）通過基因過表達(dá)或敲降的方法，7）發(fā)表5-6篇IF>5的研究論文，1-2

研究差異表達(dá)的基因或miRNA對篇IF）10的研究論文。申請專利

年

成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及腫瘤細(xì)1-2項。

胞的生物學(xué)行為的影響，尤其是

腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移能力的影響；

6）對于大規(guī)模因果推斷問題，使用

現(xiàn)有的貝葉斯因果推斷方法，還

面臨有限的數(shù)據(jù)資源與急劇增大

的網(wǎng)絡(luò)搜索空間的矛盾。為了保

證學(xué)習(xí)結(jié)果的魯棒性，我們擬開

發(fā)一系列能保持因果關(guān)系的特征

選擇方法來解決這個問題。

1）研究影響DNA甲基化和組蛋白修飾1）初步論證連接DNA甲基化與組蛋白

的關(guān)鍵酶，找出連接甲基化與組蛋修飾的關(guān)鍵蛋白和酶。聯(lián)系得到一

白的蛋白。在不同病變?nèi)梭w組織中組能夠準(zhǔn)確預(yù)測腫瘤轉(zhuǎn)移能力的

第

腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)基因DNA甲基化形DNA甲基化標(biāo)志物；

成、擴展和維持規(guī)律研究；2）明確組蛋白修飾候選因子對組蛋

2）利用基因過量表達(dá)和敲低/敲除技白修飾和基因表達(dá)的影響；

術(shù)、組蛋白修飾等分析技術(shù)檢測組3）發(fā)現(xiàn)腫瘤相關(guān)蛋白與ncRNA間相互

蛋白修飾因子對組蛋白修飾的影作用對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控作用及具

響及不同修飾間的相互影響。檢測體的分子機制；

組蛋白修飾候選因子對TGFP.雌4）建立單核巨噬細(xì)胞特定基因敲除

激素信號通路等相關(guān)的下游靶基或過表達(dá)的小鼠乳腺癌模型；

年

因表達(dá)的影響。確定組蛋白修飾復(fù)5）發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤與干細(xì)胞中分別預(yù)

合物中各成員間物理上的相互作測基因表達(dá)與表觀調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，的異

用與功能上的相互作用的關(guān)系；同；

研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)

3）研究ncRNA在表觀遺傳修飾和轉(zhuǎn)錄6）發(fā)表5-6篇IF>5的研究論文，1-2

水平上對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控作用；以篇TF>10的研究論文。申請專利-2

及ncRNA相關(guān)的信號調(diào)控通路；項。

4）對克隆得到的新的潛在EMT調(diào)控因

子用分子生物學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)的

手段進行功能分析；

5）開展三維細(xì)胞培養(yǎng)模式，將腫瘤細(xì)

胞與基質(zhì)細(xì)胞共培養(yǎng)，盡量模擬體

內(nèi)環(huán)境，研究這些差異表達(dá)的基因

或miRNA對共培養(yǎng)后腫瘤細(xì)胞侵襲

轉(zhuǎn)移能力的影響，探討改變細(xì)胞微

環(huán)境對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的影響；

6）在惡性腫瘤與干細(xì)胞中分別預(yù)測

基因表達(dá)與表觀調(diào)控網(wǎng)絡(luò),并進一

步比擬其異同。進一步通過自動文

獻(xiàn)檢索來檢驗網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性。

1）研究DNA甲基化與組蛋白修飾的1）確定影響DNA甲基化與組蛋白修

先后及其相互影響的機制，開展飾的蛋白作用機制，確定DNA甲

腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)甲基化標(biāo)志物生物基化標(biāo)志物影響腫瘤轉(zhuǎn)移相關(guān)的

學(xué)功能根底研究；機制；

2）以過量表達(dá)、RNA干擾和染色體2）確定組蛋白修飾候選因子在基因

免疫沉淀等技術(shù)手段增加或者降表達(dá)調(diào)控中的分子機制；

低組蛋白修飾候選因子在細(xì)胞內(nèi)3）發(fā)現(xiàn)臚瘤相關(guān)蛋白與ncRNA間的

的含量，檢測候選因子對組蛋白相互作用在細(xì)胞生長、分化、腫

修飾復(fù)合物中各成分的轉(zhuǎn)錄和蛋瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作

第

白質(zhì)穩(wěn)定性的影響、對組蛋白修用；

飾酶在靶基因序列上募集的影響4）原位ATC腫瘤異種移植模型的腫

和對組蛋白修飾酶活性的影響；瘤轉(zhuǎn)移機制研究取得重大進展；

3）利用細(xì)胞模型和裸鼠動物模型系5）驗證并估算得到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的預(yù)

四

統(tǒng)研究ncRNA在腫瘤發(fā)生開展中測準(zhǔn)確性；

的作用；6）發(fā)表5-6篇IF>5的研究論文，1-2

4）繼續(xù)進行EMT相關(guān)新基因功能分篇IF）10的研究論文。申請專利

析，并根據(jù)分子生物學(xué)的研究成1-2項。

年

果，建立必要的動物模型，研究

新的EMT調(diào)控分干過表達(dá)或基因

敲除后對乳腺癌轉(zhuǎn)移的影響；

5）利用小鼠骨髓嵌合體和乳腺癌動

物模型，研究腫瘤相關(guān)間質(zhì)細(xì)胞

對腫瘤細(xì)胞的開展與轉(zhuǎn)移能力的

影響。繼續(xù)研究化學(xué)致癌劑在腫

瘤易發(fā)及對照小鼠中誘導(dǎo)特定的

癌癥模型并研究其病理生理特征

研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)

以及相關(guān)分子機制。原位ATC腫

瘤異種移植模型的腫瘤轉(zhuǎn)移機制

研究；

6）通過干擾預(yù)測的上游調(diào)控節(jié)點后

以ChlP-PCR和ChlP-seq技術(shù)對

下游節(jié)點進行檢測，對貝葉斯網(wǎng)

絡(luò)模型推測出的關(guān)鍵調(diào)控關(guān)系進

行驗證。

1）探討表觀遺傳調(diào)控的新機制，建1）開發(fā)出1-2個預(yù)測腫瘤轉(zhuǎn)移能力

立測定腫瘤轉(zhuǎn)移能力的DNA甲基的DNA甲基化標(biāo)志物診斷試劑

化分型；進行DNA甲基化標(biāo)志物盒；

診斷試劑盒開發(fā)；2）確定組蛋白修飾候選因子在腫瘤

2）利用基因過量表達(dá)和敲低/敲除發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用；

技術(shù)，在體外細(xì)胞水平和體內(nèi)小3）提出「cRNA作用機制的新假說，

鼠腫瘤模型中檢測篩選到的候選探討在細(xì)胞中是否存在一個通過

分子對腫瘤細(xì)胞增殖、遷移、侵RNA-蛋白相互作用而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)

襲、轉(zhuǎn)移以及EMT的影響，檢測網(wǎng)絡(luò)和信息調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。為腫瘤診

候選分子對細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的能斷與治療提供新的理論根底和

力。利用小鼠基因敲除模型，檢ncRNA分子靶標(biāo)；

第

測組蛋白修飾因子及其調(diào)節(jié)的靶4）篩選出1-2個對乳腺癌治療及預(yù)

分子在體內(nèi)組織水平上的改變模后具有診斷意義的分子標(biāo)志；

式，利用免疫組織化學(xué)等技術(shù)檢5）闡述在腫瘤微環(huán)境中，間質(zhì)細(xì)胞

測某些候選分子及相應(yīng)的組蛋白及分子對腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)

五

修飾在腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移移影響及作用的分子機制，從間

中的臨床意義；質(zhì)細(xì)胞角度尋找阻斷腫瘤侵襲轉(zhuǎn)

3）系統(tǒng)深入地研究ncRNA和蛋白間移的靶分子；

的相互作用、它們所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)6）進一步驗證并估算貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的

年

網(wǎng)絡(luò)、調(diào)控網(wǎng)絡(luò)、以及這些相互預(yù)測準(zhǔn)確性。并基于新的

作用的生理功能，剖析ncRNA調(diào)ChlP-seq數(shù)據(jù)得到改良的貝葉斯

控網(wǎng)絡(luò)在腫瘤發(fā)生開展進程中的網(wǎng)絡(luò)模型。

作用與意義；7）發(fā)表5-6篇IF〉5的研究論文，1-2

4）繼續(xù)進行功能分析實驗，并在乳篇IF>10的研究論文，申請專利

腺癌腫瘤病人標(biāo)本中驗證研究所1-2項。

得的EMT關(guān)鍵分子與腫瘤治療反

響及預(yù)后的關(guān)系，篩選有診斷意

義的分子標(biāo)志；

5）通過體內(nèi)外實驗，說明在腫瘤微

環(huán)境中，促進單核細(xì)胞浸潤和分

研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)

化發(fā)育成為不同類型巨噬細(xì)胞的

調(diào)控因素，及不同微環(huán)境下不同

的巨噬細(xì)胞亞群影響乳腺細(xì)胞以

及乳腺腫瘤細(xì)胞增殖和行為特征

機制；

6）利用ChlP-seq技術(shù)在全基因水平

檢測轉(zhuǎn)錄因子對全基因組范圍內(nèi)

組蛋白修飾的影響。并在參加新

的ChlP-seq數(shù)據(jù)后重建并改良貝

葉斯網(wǎng)絡(luò)模型。

一、研究內(nèi)容

主要研究內(nèi)容

1、表觀遺傳重編程不僅在體細(xì)胞去分化和獲得多能“干性方面發(fā)揮關(guān)鍵性作用，也是細(xì)胞

癌變過程中獲得無限增殖和侵襲/轉(zhuǎn)移能力的物質(zhì)根底。本工程擬在開展轉(zhuǎn)移殂關(guān)DNA

甲基化組學(xué)研究的根底二，篩選并鑒定出影響乳腺痛細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的關(guān)鍵性DNA甲基

化變化位點及其網(wǎng)絡(luò)，了解其在乳腺癌細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)移能力重編程過程中作用，建立預(yù)測

乳腺癌等惡性腫瘤轉(zhuǎn)移能力的表觀遺傳分子分型體系。以腫瘤高甲基化基因1(4

為目標(biāo)，以HI類組蛋白去乙?；窼IRT1為對象，探討SIRT1作為組蛋白去乙?；?/p>

對組蛋白修飾及其對DNA甲基化酶和DNA結(jié)合蛋白相關(guān)因子的作用，篩選影響DNA

甲基化酶和DNA結(jié)合蛋白的關(guān)鍵性因子；明確相關(guān)關(guān)鍵性因子與DNA甲基化酶和

DNA結(jié)合蛋白作用的分子機制，進一步說明為”基因發(fā)生DNA甲基化的分子機制，

進而揭示組蛋白修飾和DNA甲基化的相互作用關(guān)系。探討逆轉(zhuǎn)DNA甲基化在腫瘤治

療中的臨床應(yīng)用價值，在明確“腫瘤組織DNA異常甲基化-基因表達(dá)變異-腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移

功能''關(guān)系的根底上，確定乳腺癌和肺癌轉(zhuǎn)移能力的關(guān)鍵性DNA甲基化變異位點及其

網(wǎng)絡(luò)，建立腫瘤轉(zhuǎn)移能力的DNA甲基化分型體系，并結(jié)合大樣本腫瘤患者隨訪以及模

式動物進行驗證研究。

2、探討組蛋白修飾如何影響基因的轉(zhuǎn)錄及這種調(diào)控形式如何影響惡性腫瘤發(fā)生開展及侵

襲轉(zhuǎn)移。包括新的組蛋白修飾復(fù)合物的發(fā)現(xiàn)和作用機制的探討；研究不同組蛋白修飾之

間的相互影響，特定的組蛋白修飾與特定的基因轉(zhuǎn)錄激活或抑制的關(guān)系，組蛋白修飾和

轉(zhuǎn)錄因子/轉(zhuǎn)錄輔助因子的組裝，組蛋白修飾復(fù)合物的調(diào)控，組蛋白修飾在腫瘤發(fā)生開

展及侵襲轉(zhuǎn)移中的作用和機制；篩選組蛋白修飾復(fù)合物成分，包括MLL1等相關(guān)的甲

基化酶復(fù)合物成分、組蛋白磷酸化晦、TGF0和雌激素信號途徑相關(guān)的組蛋白修飾因子

等；驗證組蛋白修飾復(fù)合物中各成員間的相互作用；檢測別離的組蛋白修飾因子對組蛋

白修飾的影響及不同修飾間的相互影響；檢測組蛋白修飾因子對靶基因的選擇性和表達(dá)

的影響，以及組蛋白修飾對Smad,ER等轉(zhuǎn)錄因子募集到靶基因啟動子上的作用；在

細(xì)胞水平和小鼠腫瘤模型中檢測篩選到的候選分子在乳腺癌、肺癌等腫瘤發(fā)生開展及侵

襲轉(zhuǎn)移中的作用和機制；收集大量臨床標(biāo)本，結(jié)合病理及預(yù)后等資料，檢測幾個候選分

子及相應(yīng)的組蛋白修飾在乳腺癌、肺癌等腫瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的臨床意義。

3、利用課題組前期工作中建立的篩選與目標(biāo)蛋上相互作用的ncRNA的技術(shù)平臺

(RNA-SELEX-seq).從腫瘤細(xì)胞系和腫瘤組織中篩選鑒定與腫瘤相關(guān)蛋白相互作用的

ncRNA,研究ncRNA-蛋白質(zhì)間相互作用的分子根底、動態(tài)時空關(guān)系以及功能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；

說明ncRNA在表觀遺傳修飾和轉(zhuǎn)錄水平上對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控作用，深入探討它們在腫

瘤發(fā)生開展及侵襲轉(zhuǎn)移中的意義；利用生物信息學(xué)和實驗相結(jié)合的方法鑒定以ncRNA

為軸心，與之相互作用的蛋白質(zhì)、RNA和DNA,發(fā)現(xiàn)ncRNA新的作用機制，探討在

細(xì)胞中是否存在一個通過RNA-蛋白相互作用而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和信息調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；在發(fā)

現(xiàn)和鑒定的腫瘤特異性ncRNA及其相關(guān)蛋白的根底上，用腫瘤啟動細(xì)胞模型、腫瘤轉(zhuǎn)

移模型1包括腫瘤細(xì)胞EMT模型)以及臨床標(biāo)本，深入探索具有臨床意義的ncRNA

及其相關(guān)蛋白在腫瘤發(fā)生開展中的作用。

4、尋找新的EMT調(diào)控因子以及新的EMT相關(guān)調(diào)控通路，研究建立和維持EMT的信號通

路之間的交互作用：一般來說，ER陽性的乳腺癌細(xì)胞（如MCF-7細(xì)胞）轉(zhuǎn)移性弱，而

ER陰性的乳腺癌細(xì)胞（如MDA-MB-231細(xì)胞）轉(zhuǎn)移性強。癌細(xì)胞ER表達(dá)陽性也是其

對三苯氧胺等雌激素拮抗療法有反響性的前提條件。但三苯氧胺對局部ER陽性的乳腺

癌細(xì)胞治療效果較差。選取正常乳腺癌細(xì)胞、乳腺癌低轉(zhuǎn)移性、高轉(zhuǎn)移性、耐藥性的代

表細(xì)胞系進行表達(dá)譜分析，檢測它們是否具有EMT相關(guān)基因的表達(dá)差異。其中差異表

達(dá)的除EMT基因外，未知功能的基因表達(dá)產(chǎn)物根據(jù)其功能域及蛋白質(zhì)組學(xué)分析（如質(zhì)

譜檢測其相互作用蛋白等方法）可研究其是否為新的EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子?；虮磉_(dá)譜

差異分析可同樣應(yīng)用于以lentivirus在低轉(zhuǎn)移性細(xì)胞用shRNA抑制E-cadherin促進其

EMT,或高轉(zhuǎn)移性細(xì)胞引入E-cadhcrin表達(dá)后與原有細(xì)胞的比照研究中。已發(fā)現(xiàn)多種信

號通路都與EMT相關(guān)。擬選取目前研究較為充分的TG印通路，以及Wnt和NFKB通

路為代表，分別給予乳腺癌細(xì)胞相關(guān)信號分子刺激誘導(dǎo)EMT,隨后進行基因表達(dá)譜、

通路特異性蛋白質(zhì)譜以及高通量的細(xì)胞內(nèi)磷酸化修飾改變等分析，找到這些通路在

EMT過程中的共同靶點并說明其在EMT中如何扮演關(guān)鍵角色。建立可誘導(dǎo)表達(dá)熒光標(biāo)

記的E-cadherin或其它EMT誘導(dǎo)因子的穩(wěn)定轉(zhuǎn)染細(xì)胞系，以在細(xì)胞及分子水平上實時

觀察細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的改變對EMT及細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力的影響。同時，研究這些分子及相關(guān)

的通路與乳腺癌病人的轉(zhuǎn)移、療效、預(yù)后及藥物敏感性的關(guān)系，探討其臨床應(yīng)用價值。

5、EMT過程中DNA甲基化水平和組蛋白修飾在全基因組范圍內(nèi)的改變及特異的組蛋白

修飾酶如何參與調(diào)控EMT：EMT是已分化上皮細(xì)胞進行基因