Bioinformatic Approaches for Understanding Macrophage Plasticity and Microbiome in Oral Diseases

项目来源

美国卫生和人类服务部基金(HHS)

项目主持人

FRIEDEN, LESLIE A

项目受资助机构

STATE UNIVERSITY OF NEW YORK AT BUFFALO

立项年度

2020

立项时间

未公开

项目编号

1K18DE029526-01

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

94393.00美元

学科

Aging; Dental/Oral and Craniofacial Disease; Genetics; Human Genome; Infectious Diseases; Microbiome;

学科代码

未公开

基金类别

Other Research Related

关键词

未公开

参与者

KIRKWOOD, KEITH L

参与机构

NATIONAL INSTITUTE OF DENTAL & CRANIOFACIAL RESEARCH

项目标书摘要:PROJECT SUMMARY Research: With advancing age, the immune system undergoes dynamic changes characterized by both impairment of adaptive immunity and activation of low-grade chronic inflammation. This chronic activation of inflammation associated with aging or `inflammaging'. Tristetraprolin (TTP) is an RNA binding protein that post- translationally binds to adenylate-uridylate?rich elements in the 3?-UTR of target mRNAs (including key pro- inflammatory mRNAs e.g. TNF?, COX-2 and IL-6) to promote their rapid turnover. Importantly, the project laboratory has demonstrated that failure to regulate expression of cytokines at the posttranscriptional level contributes to chronic inflammation and spontaneous alveolar bone loss with age in TTP-/- mice compared to age/sex match controls. Thus, TTP expression appears to be essential for alveolar bone homeostasis in an age- dependent manner. Data in this application and recently published data strongly support the concept that macrophages and myeloid-derived suppressor cell (MDSC) populations are expanded with age in TTP-/- mice, with concomitant reduction in lymphocyte populations. Taken together, these results support the notion that TTP may be a critical intrinsic factor of inflammaging and myeloid lineage expansion/differentiation that contributes towards skeletal homeostasis. For this K18 application, it is proposed to use data sets generated already under 5R01DE028258, to examine the role of the microbiome in contributing towards the TTP null hyperinflammatory phenotype and understand if MDSC populations from oral and non-oral sources have different expression profiles by single cell RNA sequencing. Fellowship training plan/environment: The applicant has assembled a strong mentoring team who have a long history of working together and training scientists to become successful independent investigators. The proposed project will allow the applicant to integrate his translation research portfolio with bioinformatics, which will foster the perspectives and skills necessary to continue to be a successful oral biologist.

  • 排序方式:
  • 1
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  • 1.Dusp1通过极化M2型肿瘤相关巨噬细胞调控口腔鳞状细胞癌的生长和转移

    • 关键词:
    • 口腔鳞状细胞癌;Dusp1;肿瘤相关巨噬细胞;肿瘤微环境
    • 李振宁
    • 指导老师:中国医科大学 富伟能
    • 2021年
    • 学位论文

    前言:口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)是头颈部恶性肿瘤中最常见的病理类型。尽管在OSCC的诊断、手术和肿瘤治疗方面取得了进展,但过去30年中患者的5年生存率仍仅为50%左右。由于慢性炎症通常与较差的预后相关,因此了解肿瘤微环境在OSCC进展过程中的参与方式至关重要。肿瘤的内部结构比正常组织复杂得多,其特定的肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)由各种基质细胞和免疫细胞组成,并且贯穿从肿瘤早期发生到进展和转移的各个阶段。有研究报道,肿瘤相关巨噬细胞(tumor associated macrophages,TAMs)在与TME相关的免疫细胞中占恶性实体瘤体积的5-50%,参与调节癌症相关的炎症、免疫逃逸、基质重塑和癌症转移。来自TAMs的细胞因子和促炎因子在恶性转化的不同阶段发挥着关键作用。TAMs可分为两类,一类是经典激活的M1巨噬细胞,抑制肿瘤的发展;另一类是选择性激活的M2巨噬细胞,能够促进肿瘤发展,但是具体机制尚不清楚。双特异性磷酸酶-1(dual-specificity phosphatase-1,Dusp1),又称丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1(mitogen-activated protein kinase phosphatase,Mkp-1),是最早发现的Mkps成员,其编码基因位于5q35.1,在人类细胞对环境应激反应以及细胞增殖的负调控中发挥重要作用。Dusp1通过去磷酸化丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPKs)上的苏氨酸-谷氨酸-酪氨酸基序,可以抑制p38、Erk和Jnk的表达。Dusp1已被证明参与不同的生物学过程,如代谢信号、骨骼肌功能、炎症反应和癌症发展。DUSP1基因在膀胱癌、乳腺癌、前列腺癌和结肠癌等多种癌症的原发灶中表达降低,同时在近80%的转移组织中也出现低表达。另有关于卵巢癌的研究表明,DUSP1可能在抑制丝足形成从而在细胞运动中起关键作用。虽然有研究报道在乳腺癌中,激活p38和Erk信号通路可诱导M2型巨噬细胞产生IL-8,促进肿瘤的迁移和侵袭。然而,目前对DUSP1在肿瘤组织中的研究大多局限于应用原位杂交和免疫组化检测其mRNA水平和蛋白表达水平,尚不清楚DUSP1在TME中是否直接作用于炎症免疫细胞发挥作用。前期我们课题组通过免疫组化、Western Blot和Realtime PCR检测了DUSP1在人OSCC组织中的表达情况,结果发现DUSP1在OSCC组织中呈低表达,且与肿瘤进展密切相关。结合前期研究结果及文献,本研究拟利用Dusp1全身敲除和骨髓条件性敲除小鼠模型研究肿瘤微环境中Dusp1缺失在口腔鳞状细胞癌的发生发展中的作用,并初步揭示DUSP1引导TAMs募集、极性和影响OSCC转移的机制,为OSCC靶向药物的研发奠定理论基础。材料与方法:1、实验材料:Dusp1基因全身敲除型小鼠(C57BL/6),Dusp1基因骨髓条件性敲除型小鼠(C57BL/6),小鼠同源口腔癌细胞系MOC2。2、实验方法:肿瘤细胞培养、TCGA数据库分析、小鼠背部皮下成瘤、小鼠口腔原位成瘤、4NQO药物诱导小鼠成瘤、免疫细胞分选、巨噬细胞培养、划痕实验、流式细胞仪技术、H&E染色、免疫组织化学染色、mRNA提取和Nanostring等。结果:1 DUSP1在TCGA数据库OSCC组织中表达水平分析结果在TCGA数据库中,比较DUSP1基因在口腔鳞癌和正常口腔黏膜组织中的表达情况。结果显示:与正常口腔黏膜组织相比,DUSP1在OSCC组织中表达呈显著性降低(P0.05)。接下来,我们设计实验制备Dusp1敲除小鼠和野生型小鼠肿瘤细胞单细胞悬液,使用CD45+显微磁珠标记后进行分选,发现在Dusp1敲除小鼠的肿瘤组织中,分选得到的CD45+炎性细胞较野生型显著增多(P0.05)。7.Dusp1通过TAMs对MOC2细胞迁移影响的检测结果通过对分选出的Dusp1敲除和野生型TAMs分别进行培养,而后提取无血清培养液离心后的上清液,使用该上清液进行MOC2细胞划痕实验。结果显示:与野生型小鼠TAMs上清液相比,Dusp1全身敲除小鼠TAMs上清液培养的MOC2细胞其划痕愈合速度显著加快(P<0.05)。8.Dusp1敲除小鼠TAMs差异表达基因的筛选与功能分析结果通过磁珠标记分选出TAMs进行mRNA提取和Nanostring实验,获得Dusp1敲除小鼠和野生型小鼠TAMs间显著差异的基因63个,其中高表达30个、低表达33个;根据GO分析等结果,选择若干差异显著的调控基因簇亚群进行再分析,发现这些基因在MAPK信号、Notch信号、骨髓来源相关基因和细胞因子/趋化因子信号、血管生成、代谢应急等相关信号通路中发挥重要作用。结论:1、Dusp1敲除促进口腔鳞状细胞癌的发生发展;2、Dusp1敲除促进肿瘤相关巨噬细胞向M2型转化,可能是OSCC转移的原因之一;3、Dusp1敲除可能通过影响多种骨髓来源基因、细胞因子、趋化因子等信号通路参与OSCC发生发展。

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