Targeting epigenetic abnormalities to inhibit cutaneous squamous cell carcinoma

针对表观遗传异常抑制皮肤鳞状细胞癌

基本信息

  • 批准号:
    10705718
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-15 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Chronic ultraviolet (UV) radiation induces not only genetic mutations but also aberrant epigenetic modifications that affect the expression of transcription factors, oncogenes, and tumor suppressors, leading to the development of cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC), the second most common cancer in the United States. A better understanding of the mechanisms underlying UV-associated epigenetic abnormalities will provide novel approaches to inhibit skin malignancies. Strikingly, chronic UV exposure induces DNA hypermethylation at the promoter of CDKN2A gene, which encodes tumor suppressors p16INK4A and p14ARF. This epigenetic alteration silences CDKN2A, promoting tumor growth and metastasis. However, it remains unclear whether the reversal of this epigenetic aberration can reactivate CDKN2A and inhibit malignant phenotypes of cSCC. In Aim 1, we will use our CRISPR-Cas9-based epigenome editing tools to specifically demethylate the CDKN2A promoter and investigate the effect of targeted DNA demethylation on cancer phenotypes. UV radiation increases the expression of Myc, which is an oncogenic transcription factor. Myc activation is a cancer hallmark, and the Myc oncogene family is deregulated in many human cancers. When overexpressed, Myc binds to noncanonical (low-affinity) motifs, invading enhancers, and potentially activates super-enhancers (noncoding genomic regions defined by unusually high levels of H3K27 acetylation). Cancer-specific super- enhancers strongly upregulate oncogenes, driving malignancies. However, it remains elusive how aberrant super-enhancers are formed in cSCC. We hypothesize that overexpressed Myc binds to low-affinity Myc binding sites, recruits histone acetyltransferase p300, and generates aberrant super-enhancers that drive malignancy. In Aim 2, we will determine the role of overexpressed Myc in super-enhancer formation in cSCC. A subset of cSCC displays poor differentiation, which correlates with poor patient survival. However, it remains unclear what confers the aggressiveness of poorly differentiated cSCC. We hypothesize that small-molecule inhibitors of DNA methylation and/or Myc suppress poorly differentiated cSCC in vivo by reactivating CDKN2A and/or inhibiting Myc-associated super-enhancers. In Aim 3, we will use poorly differentiated cSCC patient- derived xenografts as preclinical models to assess the effects of these inhibitors on tumor growth and metastasis. Innovative technologies will be used for epigenetic analyses: “PIXUL-ChIP” (high-throughput chromatin shearing for robust ChIP signals) and “EVA” (epigenetic visualization assay that detects specific DNA methylation at the single-cell level). With our epigenome editing tools, the proposed study will elucidate the contribution of epigenetic abnormalities to cSCC aggressiveness and reveal therapeutic potential of modulating epigenetic marks to suppress cSCC.
项目摘要/摘要 慢性紫外线(UV)辐射不仅会影响遗传突变,而且会影响异常表观遗传学 影响转录因子,癌基因和肿瘤补充剂表达的修饰,导致 皮肤鳞状细胞癌(CSCC)的发展,美国第二大最常见的癌症 国家。更好地理解与紫外线相关的表观遗传异常的机制 提供新颖的方法来抑制皮肤恶性肿瘤。 令人惊讶的是,慢性紫外线暴露在CDKN2A基因的启动子上诱导DNA高甲基化,该基因 编码肿瘤补充剂P16INK4A和P14ARF。这种表观遗传改变沉默CDKN2A,促进肿瘤 生长和转移。但是,尚不清楚这种表观遗传畸变的相反 重新激活CDKN2A并抑制CSCC的恶性表型。在AIM 1中,我们将使用基于CRISPR-CAS9的 表观基因组编辑工具专门将CDKN2A启动子脱甲基并研究靶向的效果 DNA在癌症表型上的脱甲基化。 紫外线辐射增加了MYC的表达,MYC是一种致癌转录因子。 MYC激活是 癌症标志和MYC Oncogene家族在许多人类癌症中受到放松管制。过表达时, MYC与非宗教(低亲和力)基序结合,入侵增强剂,并可能激活超级增强剂 (由异常高的H3K27乙酰化定义的非编码基因组区域)。癌症特异性超级 增强剂强烈上调癌基因,驱动恶性肿瘤。但是,仍然难以捉摸 超级增强剂是在CSCC中形成的。我们假设过表达的MYC与低亲和力MYC结合结合 站点,招募组蛋白乙酰转移酶P300,并产生驱动恶性肿瘤的异常超级增强剂。 在AIM 2中,我们将确定过表达MYC在CSCC中超增强剂形成中的作用。 CSCC的一部分显示出差的分化,这与患者的生存差有关。但是,它仍然是 尚不清楚是什么赋予了分化不善的CSCC的侵略性。我们假设小分子 DNA甲基化和/或MYC的抑制剂通过重新激活CDKN2A抑制了分化较差的CSCC 和/或抑制与MYC相关的超级增强剂。在AIM 3中,我们将使用差异化的CSCC患者 - 衍生Xenographictics作为临床前模型,以评估这些抑制剂对肿瘤生长和转移的影响。 创新技术将用于表观遗传分析:“ Pixul-Chip”(高通量染色质 剪切可用于健壮的芯片信号)和“ eva”(表观遗传可视化测定法检测特定的DNA 单细胞水平的甲基化)。借助我们的表观基因组编辑工具,拟议的研究将阐明 表观遗传异常对CSCC侵略性的贡献并揭示了调节的治疗潜力 表观遗传标记抑制CSCC。

项目成果

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