2010年试点项目奖|概述
乔安妮Chan博士
斑马鱼模型TSC/LAM进展的血管解剖
结节性硬化症(TSC)是一种罕见的遗传病，可在子宫内或婴儿期诊断，原因是两个基因(TSC1、TSC2)的突变共同起作用。TSC儿童随着年龄增长有多种系统缺陷，包括神经障碍和一些良性肿瘤的易感性。在这些肿瘤中，有一种罕见的肾肿瘤见于5-6岁左右的TSC儿童。在一般人群中，这些肿瘤发生在58岁左右。一个主要的并发症是这些肿瘤高度血管化并可能破裂。然而，早期切除肿瘤也会导致肾脏功能丧失，因此幼童需要透析或肾移植。最近，在另一种名为LAM的罕见疾病中也发现了相同基因的突变，这种疾病多为年轻女性。他们被诊断为肺功能下降，但也经常有与TSC儿童相同的良性肾脏肿瘤。这两种疾病的一个共同点是，这些Tsc1/2基因的突变导致mTOR激酶活性过度活跃，影响多种细胞类型。我对这项研究的假设是，这些突变也增加了血管内皮生长因子的水平，这是一种强有力的血管形成刺激物。 Through this common ability to increase nutrient and oxygen to benign tumors, these tumors continue to enlarge and threaten organ function. This proposal uses the zebrafish as a model system to investigate these ideas. The zebrafish embryo is transparent and blood vessels can be clearly visualized. By altering the levels of mTOR kinase activity and VEGF levels, we hope to further our understanding of the mechanisms common to both TSC and LAM and provide insights into potential earlier intervention.
劳里Jackson-Grusby博士
建模综合征肝母细胞癌
儿童肝肿瘤肝母细胞瘤发生在三种罕见的儿童综合征中，肿瘤与相应的遗传和表观遗传病变有关。即，园丁综合征中的Wnt通路激活，Beckwith-Weideman综合征(BWS)中11p15位点印迹缺失(LOI)和/或杂合性缺失(LOH)， Li-Fraumeni综合征中的p53 LOH均与肝母细胞瘤相关。基于基因表达谱和组织病理学，不同的临床亚型肝母细胞瘤已被报道。虽然手术切除和化疗对某些患者的预后是治愈的，但对于那些残留疾病的患者，复发的疾病管理不善。目前的主要假设是，复发疾病与突变和/或起始突变的细胞起源有关。我们建议通过结合人类肿瘤的表观基因组分析和在小鼠模型中的发育遗传分析来验证这一假设。我们的方法将使用条件小鼠遗传学和定制的小鼠胚胎干细胞模型，利用三种罕见综合征中发生的突变组合生成新的动物模型。目前的肝母细胞瘤小鼠模型依赖于化学诱导，或强迫癌基因过表达，这些癌基因与肝母细胞瘤没有直接关系。因此，需要一个更精确的动物模型来忠实地再现在复发肿瘤中发现的遗传和表观遗传病变。由于我们对这些罕见肿瘤的遗传和表观基因组病变的知识只集中在这三个已知的途径上，我们将采用基于序列的方法来确定肿瘤全基因组的DNA甲基化。 This study will also leverage a Department of Pathology effort to characterize novel mutations using a mutational hotspot screen, "OncoMap." Together, these approaches will define new molecular characteristics of hepatoblastoma, and assess the developmental consequences of the three primary causative mutations on hepatic differentiation and tumorigenesis.
凯尔库雷克,医学博士
软骨分化瘤病的分子和遗传模型的建立
软骨肿瘤综合征是一种罕见的骨骼疾病，其特征是在儿童时期发展为多个良性软骨骨肿瘤，通常具有显著的发病率和发展为软骨肉瘤的风险。肿瘤可在骨表面形成，如常染色体显性多发性骨软骨瘤综合征(MO)，或在骨内形成，如非遗传性Ollier和Maffucci综合征。一种非常罕见的常染色体显性综合征，异软骨细胞瘤病(MC)，形成表面和髓内肿瘤。这些综合征中的软骨肿瘤发生在关节附近，被认为是调节生长板的信号通路突变的结果。此前只知道MO的遗传学，而所有这些综合征的起源细胞和发生肿瘤的机制仍不清楚。我们最近通过连锁分析结合多重靶向基因组捕获和测序，在19个MC家族中发现了10个PTPN11的杂合子功能缺失(无意义、移码、剪接)突变。PTPN11编码SHP2，这是一种蛋白质酪氨酸磷酸酶，在受体酪氨酸激酶信号传递中很重要。初步实验表明，截断的突变肽不会产生，野生型等位基因的丢失可能是肿瘤形成所必需的。本研究将建立MC的分子和遗传模型，展示肿瘤形成的遗传要求、肿瘤发生的分子信号事件以及这些肿瘤的细胞来源。研究将在MC患者切除的肿瘤上进行，尽管其基础将是生成几个有信息的小鼠模型。 Studies of MC will likely yield new understandings of skeletal growth and regulation that will be important for skeletal dysplasia and tumor research. Ultimately, a key signaling pathway may be identified that can be pharmacologically manipulated to biologically control tumors, sparing MC patients recurrent surgeries, disabilities, and the risk of developing chondrosarcomas.
Mustafa Sahin，医学博士，博士
RNA调节网络在结节性硬化中的作用
结节性硬化症(TSC)是一种罕见的遗传病，可引起癫痫、智力迟钝、自闭症和全身良性肿瘤。TSC1/TSC2复合物的主要细胞功能之一是通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)途径来限制蛋白质合成和调节细胞大小。通过小鼠模型和神经元培养，我们证明了Tsc1和Tsc2基因在轴突规范、引导和髓鞘形成中起着至关重要的作用(Choi等人，基因Dev 08;Nie et al.， Nat Neurosci 10;Meikle et al.， J Neurosci 08)。此外，我们已经证明TSC患者的白质连通性异常与我们在TSC缺陷小鼠模型中检测到的异常相似(Krishnan等人，儿神经10)。虽然我们在理解TSC/mTOR通路在神经元中的作用方面取得了重大进展，但TSC/mTOR调节神经元结构和功能的分子机制仍不清楚。我们最近开始研究TSC/mTOR通路与另一种调节蛋白质合成的细胞机制:miRNAs之间的关系。它们在突触上的作用，调节大量基因的能力和修饰单基因缺陷的发病机制都增加了有趣的可能性，即miRNAs可能在神经发育障碍的发病机制中发挥作用。在我们的初步数据中，我们开始检查tsc缺陷神经元中的miRNA谱，发现当Tsc2被敲除时，两种microrna的表达增加。 Here we propose to investigate further the role of miRNAs in TSC. We have two specific aims: 1. To identify and characterize microRNAs regulated by TSC/mTOR pathway in rodent neurons, and 2. To test whether the changes in the expression of miRNAs are found in TSC patient peripheral blood samples. Beyond, providing insight into the pathophysiology of tuberous sclerosis, our experiments may also have implications for other diseases in which mTOR pathway is hyperactive such as FXS, PTEN hamartoma syndrome, and neurofibromatosis as well as non-syndromic neurodevelopmental disorders.