IGF1R和EGFR信号通路的异常对恶性周围神经鞘瘤细胞恶性行为的影响

摘要

目的：
　　恶性周围神经鞘瘤（Malignant peripheral nerve sheath tumor, MPNST）是指任何起源于外周神经或显示神经鞘分化的恶性肿瘤，约占软组织恶性肿瘤的5-10％。MPNST为高度恶性，复发率约45%，转移率约19%，5年生存率为50%左右，而5年无病生存期仅为27%。病变一般进展迅速，预后很差，传统的手术、放疗、化疗综合治疗的有效率不高，未来的获益很可能来源于在基因及分子水平上明确疾病的发病机制并寻找新的预后指标及特异性治疗靶点。本研究拟分析MPNST患者的基因组异常、胰岛素样生长因子1受体（Insulin-like growth factor1 receptor, IGF1R）及表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptor, EGFR等重要信号通路的异常及其生物学意义，在此基础上观察IGF1R及EGFR信号通路异常对MPNST细胞恶性行为的影响。
　　方法：
　　采用微阵列比较基因组杂交（ microarray based-comparative genomic hybridization, aCGH)、生物信息统计（bioinformatics)、荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization，FISH)、免疫组织化学（Immnohistochemistry, IHC）、细胞培养、细胞生物学及分子生物学等方法，进行体内外的研究。
　　结果：
　　1.对来自于天津医科大学肿瘤医院（26例）及美国得克萨斯大学 MD Anderson肿瘤中心（25例）的共51例MPNST患者肿瘤样本进行微阵列-比较基因组杂交（aCGH）分析，结果发现发现：（1）对来自中美两国的MPSNT患者的基因组异常对比后发现尽管美国MPNST样本显示更多的基因异常，但两者基因组改变模式无显著差异，无显著的异质性。（2） MPNST肿瘤中存在大量的染色体异常区域，共包含了2599个基因的扩增及4901个基因缺失（至少出现在25%以上的样品）。常见的改变如约65%的患者中存在9p21.3的缺失(该区域包含肿瘤抑癌基因 CDKN2A和 CDKN2B)。其他常见的改变如拓扑异构酶（DNA）IIα（topoisomerase(DNA) II alpha，TOP2A)、细胞周期蛋白依赖性激酶4（cyclin-dependent kinase4，CDK4）和 forkhead box M1(FOXM1)等基因的缺失；表皮生长因子受体(Epidermal growth factor receptor,EGFR)、胰岛素样生长因子1受体（Insulin-like growth factor1 receptor，IGF1R)、细胞周期蛋白依赖性激酶6（cyclin-dependent kinase6，CDK6）、钾通道亚家族成员K12（potassium channel, subfamily K member12，KCNK12）、MET原癌基因（met proto-oncogene，MET）和血小板衍生生长因子受体α（platelet-derived growth factor receptor alpha polypeptide，PDGFRA）等基因的扩增；（3）在信号通路水平，存在11个信号通路有显著的遗传学改变如TFF、ERK、ARF、 IGF1R及 EGFR等信号通路的基因存在基因拷贝数显著扩增。
　　2.为了明确IGF1R信号通路是否为MPNST潜在的治疗靶点，对IGF1R信号通路的基因组学异常进行探讨，结果发现：（1）IGF1R信号通路的成员存在显著的基因扩增，IGF1R信号通路基因异常多的患者总生存期显著降低。（2）通过免疫组织化学的方法分析发现IGF1R蛋白的表达与MPNST的无病生存期和总生存期显著相关，高表达IGF1R的MPNST患者无病生存期和总生存期显著降低。（3）在人MPNST细胞系ST88-14中，用小干扰RNA抑制IGF1R信号通路的活性后发现PI3K/AKT及MAKP信号途径受阻而出现肿瘤增殖活性下降、侵袭及迁移能力降低。（4）在人MPNST细胞系ST88-14中，用特异性IGF1R单克隆抗体 MK-0646抑制IGF1R信号通路的活性后发现 PI3K/AKT及 MAKP信号途径受阻而出现肿瘤增殖活性下降、侵袭及迁移能力降低。
　　3.对EGFR信号通路的分析发现：（1）MPNST中EGFR信号通路存在显著的基因异常，包括EGFR基因显著扩增，FISH方法验证了EGFR基因的扩增并发现其扩增模式为大片段扩增。（2）EGFR蛋白的高表达与 MPNST患者的无病生存和总体生存显著相关，高表达EGFR的MPNST患者无病生存期和总生存期显著降低。（3）在人MPNST细胞系ST88-14和STS26T中，EGFR siRNA抑制EGFR活性导致细胞增殖、迁移、侵袭能力的下降，并伴随有PI3K/Akt和MAPK途径的活性下降。（4）在人MPNST细胞系ST88-14和STS26T中，吉非替尼抑制EGFR活性导致细胞增殖、迁移、侵袭能力的下降，并伴随有PI3K/Akt和MAPK途径的活性下降。
　　4.体外实验在人MPNST细胞系STS26T和ST88-14中联合IGF1R和EGFR siRNA明显降低细胞的增殖，但没有明显的附加或协同效应；联合应用 EGFR和 IGF1R抑制剂引起 EGFR和 IGF1R的活性形式下降并对细胞增殖有抑制作用，但没有明显的附加或协同效应。
　　结论：
　　1. MPNST中存在大量的遗传学异常，频发扩增的基因有2599个，频发缺失的基因的基因有4901个。常见的TFF、ERK、ARF、 IGF1R及 EGFR等信号通路的基因存在显著的基因扩增。
　　2. MPNST中存在IGF1R信号通路的遗传学异常且对细胞的恶性行为产生影响。
　　3. MPNST中存在EGFR信号通路的遗传学异常且对细胞的恶性行为产生影响。
　　4.在MPNST中IGF1R和EGFR信号通路之间可能没有串扰（crosstalk）。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

缩略语

前言

研究现状、成果

研究目的

研究方法

一、MPNST中IGF1R信号通路异常

1.1对象和方法

1.2 结果

1.3 讨论

1.4 小结

二、MPNST中EGFR信号通路的异常

2.1研究对象和方法

2.2 结果

2.3 讨论

2.4 小结

全文结论

1. MPNST患者的遗传组学异常

2. MPNST中IGF1R信号通路异常且对细胞的恶性行为产生影响

3. MPNST中EGF1R信号通路异常且对细胞的恶性行为产生影响

4. MPNST中 IGF1R和EGFR通路之间可能缺乏串扰(Crosstalk)

论文创新点

1. MPNST患者的遗传组学异常

2. MPNST中IGF1R信号通路异常且对细胞的恶性行为产生影响

3. MPNST中EGFR信号通路异常且对细胞的恶性行为产生影响

4. MPNST中 IGF1R和EGFR通路之间可能缺乏串扰

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

综述: 恶性周围神经鞘瘤的临床特点及其遗传学研究进展

致谢

个人简历