利用DNA修复报告小鼠模型研究肝细胞性肝癌发生发展过程中DNA双链断裂修复能力变化及其调控机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871438
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0707.细胞变异与功能异常
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

DNA double strand breaks (DSBs) are the most detrimental type of DNA damage. Two repair pathways, homologous recombination (HR) and nonhomologous end joining (NHEJ), are responsible for fixing the broken ends. If DSBs are not repaired or improperly repaired, they may lead to tumorigenesis. Ironically, previous research has also indicated that tumor cells can take advantage of DNA DSB repair machineries to overcome replication stresses, making these pathways good targets for cancer therapy. However, most of research on tumorigenesis associated DNA DSB repair, and developing therapeutic methods by targeting DNA DSB repair, was performed using in vitro cultured cells. Whether DNA DSB repair changes during tumorigenesis in vivo has not been assessed due to a lack of an appropriate tool. Liver cancer is one of the deadliest cancers among all types of tumors and it is listed as the second leading cause of cancer mortality in the world. The methods of inducing hepatocellular carcinoma (HCC), the major type of liver cancer, in mice have been well established, rendering it an ideal model for studying the change of physiological parameters during tumorigenesis in vivo. Here using our newly developed knock-in mouse models for in vivo analysis of HR and NHEJ efficiency and fidelity we propose to accomplish the following goals: aim 1. to optimize the conditions for analyzing the efficiency of both pathways and NHEJ fidelity in mouse livers using our reporter mice; aim 2. to analyze the change of DSB repair efficiency and fidelity during HCC tumorigenesis; aim 3. to elucidate the regulatory mechanisms of tumorigenesis associated change of DSB repair using mouse models, clinical samples and data mining methods; aim 4. to study whether it is possible to prevent liver tumorigenesis by promoting DNA DSB repair efficiency and stabilizing genomes; aim 5. to study whether it is possible to treat HCC by targeting two DNA DSB repair pathways with small molecules.
DNA双链断裂在所有DNA损伤中最为严重,这种损伤可被两条独立的通路——同源重组(HR)以及非同源末端连接(NHEJ)修复,而这种损伤的发生与修复的平衡与肿瘤发生、维持以及治疗关系紧密。肝癌恶性程度高,预后较差,是导致癌症相关死亡的第二大肿瘤。但是由于缺少合适的小鼠研究工具,在肝癌发生发展过程中,HR和NHEJ的效率及精确性的变化以及相应调控机制尚未被深入研究。申请人计划利用本课题组可用于体内检测HR和NHEJ的报告小鼠模型,结合化合物诱导小鼠肝癌发生的方法,研究肝癌发生过程中HR和NHEJ效率及精确性的变化。基于该现象的研究,申请人计划与临床合作获得大量的肝癌和癌旁标本,并结合TCGA数据库中相关数据,阐述肝癌发生过程中以及发生后HR和NHEJ的变化的调控机制。基于机制研究,申请人将探索是否可通过提高DNA修复能力预防肝癌,以及通过靶向HR和NHEJ治疗肝癌,为临床应用奠定理论基础。

结项摘要

DNA双链断裂修复是双刃剑,高效精确的DNA双链断裂损伤修复既可以防止正常细胞恶性转化,又可以被肿瘤细胞所利用促进其生存能力提升,因此理解肿瘤和正常组织的DNA双链断裂修复的不同可为发展针对DNA修复通路的治疗肿瘤的方法提供理论依据。但是,领域内缺少研究体内DNA双链断裂损伤修复两条通路-同源重组(HR)和非同源末端连接(NHEJ)-的动物模型。因此,本项目中,项目负责人建立了新的研究HR修复通路的报告小鼠模型,并结合已经建立的NHEJ小鼠模型,采用尾静脉高压注射的方法向肝脏中导入了诱导双链断裂发生的I-SceI表达载体,实现了在肝脏中检测HR和NHEJ的研究目标。项目负责人利用化学诱导肝癌发生的方法诱导了这些报告小鼠模型肝癌的发生,基于此,结合上述检测DNA修复的方法,项目负责人发现,相比较正常肝脏组织,肝细胞癌中HR和NHEJ修复均显著上调。结合小鼠和临床组织的进一步机制研究发现,肝癌组织中PARP1和DNA-PKcs表达显著提升。而通过抑制PARP1酶活活性,项目负责人发现肝癌组织中的HR修复效率显著下降。深入的机制研究发现抑制PARP1酶活可抑制ALC1招募至双链断裂损伤位点,从而导致损伤位点核小体密度维持在较高水平,阻止HR修复通路中RPA2以及RAD51的招募,进而抑制了HR修复。项目负责人进一步的临床前研究发现,通过同时抑制PARP1和DNA-PKcs的酶活,可协同抑制小鼠的原位肝癌组织和病人的PDX组织的增殖。这些研究为后续临床治疗肝癌提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The SIRT6 activator MDL-800 improves genomic stability and pluripotency of old murine-derived iPS cells
SIRT6 激活剂 MDL-800 可提高旧鼠源 iPS 细胞的基因组稳定性和多能性
  • DOI:
    10.1111/acel.13185
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Aging Cell
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Chen Y;Chen J;Sun X;Yu J;Qian Z;Wu L;Xu X;Wan X;Jiang Y;Zhang J;Gao S;Mao Z
  • 通讯作者:
    Mao Z
Fight to the bitter end: DNA repair and aging
战斗到底:DNA修复与衰老
  • DOI:
    10.1016/j.arr.2020.101154
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Ageing Research Reviews
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Chen Y;Geng A;Zhang W;Qian Z;Wan X;Jiang Y;Mao Z
  • 通讯作者:
    Mao Z
Base excision repair but not DNA double-strand break repair is impaired in aged human adipose-derived stem cells
衰老的人类脂肪干细胞中碱基切除修复受损,但 DNA 双链断裂修复并未受损
  • DOI:
    10.1111/acel.13062
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Aging Cell
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Zhang H;Cai B;Geng A;Tang H;Zhang W;Li S;Jiang Y;Tan R;Wan X;Mao Z
  • 通讯作者:
    Mao Z
Lycorine hydrochloride suppresses stress-induced premature cellular senescence by stabilizing the genome of human cells
盐酸石蒜碱通过稳定人类细胞基因组来抑制应激诱导的细胞过早衰老
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Aging Cell
  • 影响因子:
    7.8
  • 作者:
    Zhang W;Yang J;Chen Y;Xue R;Mao Z;Lu W;Jiang Y
  • 通讯作者:
    Jiang Y
The deacetylase SIRT6 promotes the repair of UV-induced DNA damage by targeting DDB2
脱乙酰酶 SIRT6 通过靶向 DDB2 促进紫外线诱导的 DNA 损伤的修复
  • DOI:
    10.1093/nar/gkaa661
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nucleic Acids Research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Geng A;Tang H;Huang J;Qian Z;Qin N;Yao Y;Xu Z;Chen H;Lan L;Xie H;Zhang J;Jiang Y;Mao Z
  • 通讯作者:
    Mao Z

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其他文献

白族、彝族非综合征性耳聋人群SLC26A4基因突变分析
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林垦;马静;王美兰;李正才;娄凡;毛志勇;张铁松;阮标
  • 通讯作者:
    阮标
基于 APSO-LSSVM 模型的导水裂隙带高度预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    辽宁工程技术大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛志勇;赖文哲;黄春娟
  • 通讯作者:
    黄春娟
KPCA-CS-SVM 下的矿井突水水源判别模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    辽宁工程技术大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    毛志勇;崔鹏杰;黄春娟;韩榕月
  • 通讯作者:
    韩榕月

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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