1、建设实验室的目的
随着生活节奏的加快,我国乳腺疾病发病率呈显著上升趋势。来自黑龙江省肿瘤研究所的统计显示,黑龙江省乳腺癌的发病率平均每年增长3%,且呈明显年轻化趋势,特别是25岁至35岁妇女的乳腺癌发病率十年间增长10.7%,目前,乳腺癌在黑龙江省城市女性中发病率已位居首位,严重威胁着妇女的生命和健康。黑龙江省人民政府颁布的《黑龙江省妇女发展规划(2016-2020年)》和《健康龙江行动(2019-2030年)实施方案》中提出“加大妇女常见病防治力度,提高乳腺癌和宫颈癌早诊早治率”,“降低癌症发病率和死亡率”。然而,在我省已建重点实验室中尚未有针对女性乳腺疾病的学科类省级重点实验室的建设。
“乳腺疾病基础研究与转化重点实验室”依托于临床医学乳腺外科学学科建设,旨在结合国家中长期科技发展战略,以现代分子生物学技术为手段,立足于医学前沿,开展乳腺癌、乳腺增生病等女性常见疾病的各项基础与临床医学的创新研究,探索乳腺疾病发生发展的分子机制与生物标记物,寻找肿瘤治疗的靶向药物,预防乳腺疾病的发生;并将研究成果与临床应用相衔接,孵化出新的分子诊断和治疗策略,加快实现我省乳腺疾病基础与转化医学领域的重大基础和临床突破。
实验室以肿瘤组织生物样本中心为基础,通过整合和有效配置依托单位的基础医学、临床医学、药学等优势研究资源,力争将实验室建设成为省内知名、多学科交叉、具有原始创新能力的乳腺疾病研究基地和高层次人才培养中心,推动乳腺疾病学科发展,扩大我省在本领域的国内影响,为提高我省女性乳腺疾病防治水平、改善女性生命健康做出重要贡献。
2、建设实验室的意义
乳腺疾病是女性的常见病、多发病,致病因素比较复杂,是危害妇女身心健康的主要疾病。乳腺疾病分为乳腺炎、乳腺增生、乳腺纤维瘤、乳腺囊肿、乳腺癌五大类。在我国,尽管女性乳腺癌的预后相对较好,但5年生存率同欧美等发达国家仍存在较大差距,且其居高不下的发病率以及发病群体的年轻化使乳腺癌成为了人们急需攻克的主要难题之一。乳腺增生症是乳腺正常发育和退化过程失常导致的一种良性乳腺疾病,在一定情况下有恶变为乳腺癌的风险,近些年来该病发病率呈逐年上升的趋势,年龄也越来越低龄化,其发病率占乳腺疾病的首位。因此,早期诊断和治疗对乳腺疾病的防治具有决定性意义。
肿瘤的分子诊断与预测,已成为近年肿瘤研究的热点领域,甚至被列为21世纪“最有望改善全球健康状况的十大关键生物技术”之首位,包括生物标本的采集、保存与资源共享;生物标记物的发现、验证与应用;靶向药物的开发;微小RNA和小干扰RNA在疾病发生及治疗中的作用;血循环中DNA、肿瘤细胞的分析与识别;化学生物学、蛋白质组学及新一代DNA序列测定、DNA单核苷酸多态性(SNP)在临床的试验与应用等等。值得注意的是,生物标记检测、DNA分析使得预测一些疾病的易感性和对许多药物的反应性成为可能,新的测试方法不断发现,使得越来越多疾病的治疗能根据分子水平的改变而采用相应的方法和药物,靶向药物和靶向治疗的成功应用对许多疾病的预防、诊断、治疗产生了越来越大的影响。
然而,基础研究的深入并没有有效地解决临床问题,缺乏临床患者验证的研究不可能取得真正突破,转化医学正是联系基础医学和临床实践的重要纽带,是近年来国际医学健康领域出现的新概念,也是国家教育部、科技部等部委倡导的一种前沿性研究,其研究的主要目的是为了打破基础医学与药物研发、临床医学之间的屏障,建立彼此的直接关联,缩短从实验室到临床的过程,把基础研究获得的研究成果快速转化为临床应用,从而快速地推进临床医学的发展,使患者直接受益于科技研究的最新成果,基础研究与临床应用密切结合将是未来疾病研究的主要模式。
因此,充分利用依托单位肿瘤组织生物样本库的临床样本资源优势和人才优势,建立乳腺疾病基础研究与转化省级重点实验室,构架基础研究与临床医学的桥梁,针对我省乳腺疾病高发情况和临床上的热点、难点问题应用分子生物学理论开展基础和临床研究,力争在乳腺疾病发病机理的基础研究方面有所突破,进而找出理想的诊断技术,设计有效的治疗方法,必将为我省乃至我国科技进步、转化型人才培养、恶性肿瘤的防治,妇女健康以及社会发展做出基础性、战略性和前瞻性的贡献。
3、实验室现有的基础条件
乳腺疾病基础研究与转化重点实验室现有科研用房面积1200 m2,逐步建立和完善了先进的科学研究平台,主要包括:1)肿瘤生物样本资源库及生物信息系统;2)分子生物学研究平台;3)细胞生物学研究平台;4)肿瘤病理检测与临床研究平台;5)肿瘤靶向药物研究平台。仪器设备总值超1700万元,拥有一支长期在实验与临床研究中建立起来的多学科的作风严谨、结构合理的学术队伍。22名固定研究人员中具有博士学位17人,博士研究生学历占比达到77.3%;正高职称9名,副高职称4名;硕士研究生导师14人。研究队伍包括分子生物学、细胞生物学、病理学、遗传学、有机化学、生物化学与分子生物学、药理学、胸外科、肿瘤学等学科的人才,他们在各自研究领域中有深厚的专业技能,有足够的实力完成实验室的建设。
依托单位肿瘤组织生物样本库是全国范围内为数不多的校建生物样本库之一,于2020年5月通过中国生物样本库质量合格认证,目前已建设成为硬件设施完备、信息化管理、具有一定规模的研究资源平台,为重大疾病的防治研究提供重要的战略性、基础性、前瞻性储备和科学支撑。学院附属第三医院是齐齐哈尔市肿瘤医院,又是美国Fox Chase肿瘤中心齐齐哈尔分中心,中美专家多学科会诊和个体化联合诊疗可为肿瘤患者提供最佳治疗方案;2017年医院通过国家药物临床试验机构资格认证,具有承担药物临床试验的资格;同时乳腺肿瘤学科作为齐齐哈尔市领军人才梯队的建设得到了齐齐哈尔市和学校的大力支持,具有雄厚的人才技术力量、先进的仪器设备,专业性规范化肿瘤诊治团队。因此,重点实验室科研工作的开展具有丰富的临床医学研究资源和转化平台。
近三年,实验室科研团队主持国家自然科学基金课题5项,省自然科学基金6项,省博士后科研启动基金3项,其他省部级、厅局级课题22项,获得科研经费共计418.8万元;发表论文70篇,其中SCI索引论文38篇,中文核心32篇;专利5项,其中发明专利2项。实验室在乳腺癌分子标志物的筛选、天然药物提取和肿瘤靶向纳米制剂的研究已进入国内先进水平,为推动我国恶性肿瘤的基础研究和临床诊治水平的提高提供了重要的科学依据。
4、现有研究工作基础
(1)结合齐齐哈尔地区常见、高发恶性肿瘤的实际情况,建立了针对乳腺癌的专业化肿瘤生物资源库,并形成标准化的操作和质量控制体系,目前有乳腺癌生物样本600余例,为科研人员提供足够数量以及高质量的生物样本用于科学研究和技术开发,为人类疾病基因和功能基因研究提供筛选平台,把临床优势与基础需要有机结合,带动肿瘤学科与临床、科研和教学工作。
(2)全基因组关联研究发现8个与乳腺癌易感相关P<10-8~-7的SNP位点,以及50个以上P<10-6的SNP位点;多态性分析显示rs6551328 位点CT杂合型与乳腺癌淋巴转移显著相关;乳腺癌易感基因TOX3位点在乳腺癌组织中表达上调,且与临床分期及淋巴结转移相关。
(3)通过全基因组DNA甲基化谱分析发现了约50个乳腺癌异常甲基化基因;经功能验证,PCDHA13和EDNRB基因启动子区CpG岛频繁甲基化可能在乳腺癌发生发展中发挥重要作用,有望成为乳腺癌早期诊断的新的分子标志物。
(4)利用iTRAQ技术发现乳腺癌组织中大部分蛋白的乙酰化和琥珀酰化水平显著高于正常组织,表明蛋白质乙酰化和琥珀酰化在乳腺癌发生和发展中具有重要作用;功能学研究结果显示差异表达蛋白H2A.X复合物及其成员NPM1可能是潜在的诊断、预后标记物和治疗靶点。
(5)开展了乳腺癌扩增序列BCAS2在肿瘤血管生成和侵袭转移中的作用及其相互作用的信号分子的研究。筛选了乳腺癌中circRNA表达情况,确立候选基因Hsa-circ-0000284作为研究对象,建立稳定转染Hsa-circ-0000284的乳腺癌细胞系,研究高表达与低表达Hsa-circ-0000284的乳腺癌细胞系细胞生物学行为。从组织学、细胞学等多层次的研究发现FUT8介导核心岩藻糖基化修饰可以作为乳腺癌一个非常有前途的预后指标和潜在治疗靶点。
(6)对白鲜皮的化学成分进行了系统的分离。分离得到45个化合物,鉴定了其中的34个。并发现化合物白鲜酚碱、白鲜酯A具有抗肿瘤活性;白鲜苯酸A,白鲜苯酸B具有抗氧化活性;化合物白鲜酯A,白鲜酯B,白鲜酸,白鲜酯C具有抗脑胶质瘤活性。
(7)成功制备了疏水肽修饰的阿霉素脂质体、疏水肽修饰的紫杉醇脂质体、透明质酸修饰的载阿霉素的碳纳米管、透明质酸修饰的载和厚朴酚的玉米蛋白纳米粒等多种靶向纳米载药系统。通过多种实验从多角度评价构建的纳米载药系统对肿瘤细胞的细胞摄取、毒性、周期、凋亡、内吞途径和胞内转运的作用。构建了介孔二氧化硅靶向递送系统,研究构建的靶向药物递送系统对于实现生物同源性靶向和磁热治疗与化学药物治疗结合方式杀灭癌细胞的高效治疗肿瘤的目的奠定了基础。
(8)开展了乳腺癌的基因诊断、靶向药物及化疗药物敏感性检测,为患者的靶向治疗和个体化用药提供了依据;开展了黑龙江西北部女性患者乳腺疾病钼靶筛查工作,可为本地区乳腺疾病的预防及治疗提供理论依据。
(9)一种罗红霉素纳米结构脂质载体凝胶剂及其制备方法获得发明专利。将罗红霉素装载于纳米结构脂质载体中,以提高罗红霉素的皮肤靶向性和局部滞留性,提高罗红霉素的局部治疗效果,降低罗红霉素的全身毒性。表明研究团队具有纳米载药系统制备的成熟技术。
(10)以去氢表雄酮为原料,制备生成3β-羟基-5α,8α-过氧雄甾-6-烯-17-(靛红取代)腙衍生物,该化合物对肝癌、乳腺癌等癌症具有预防和治疗作用。该成果已申报发明专利。
1、实验室研究方向
依据前期工作基础及肿瘤研究的发展趋势,本实验室针对我省女性常见乳腺疾病开展基础及应用研究工作,逐步形成以下四个研究方向:
方向一:乳腺癌发病及复发转移的分子机制研究
方向二:乳腺增生性疾病的预防与干预研究
方向三:乳腺肿瘤靶向递药系统及抗肿瘤药物研究
方向四:乳腺肿瘤的分子诊断与治疗研究
2、具体研究内容
方向一:乳腺癌发病及复发转移的分子机制研究
(1)肿瘤分子标志物的筛选
利用全基因组相关分析和高通量测序对乳腺癌遗传易感基因(如代谢酶基因、DNA损伤修复基因、凋亡相关基因及免疫功能相关基因等)的单核苷酸多态性(SNPs)、甲基化、MicroRNA及基因突变等进行肿瘤相关性分析,识别/筛选风险因子和肿瘤分型/早期诊断的基因组分子标记,并验证易感分子的功能,为指导个体化用药提供分子依据,为向临床应用转化,研制诊断试剂盒建立理论储备。
(2)肿瘤发病的表观遗传机制研究
从表观遗传学角度解析乳腺癌发病的分子遗传学机制,在蛋白质修饰组学检测结果的基础上,对异常修饰的蛋白质进行功能和复合物分析,建立蛋白质表观遗传修饰同肿瘤发生发展相关性的研究体系,分析在修饰酶—蛋白质修饰—转录因子—原癌基因或抑癌基因—癌症的信号通路体系中的关键因子,寻求有效的肿瘤治疗靶点。
(3)肿瘤侵袭与转移的分子机制研究
结合高通量组学、生物信息学和分子生物学技术进行癌基因、抑癌基因及外源性生物活性物质等在乳腺癌复发与转移中的作用及其分子机制研究;探讨肿瘤血管生成在乳腺肿瘤发生发展及侵袭转移中的作用机制,寻找抗肿瘤血管新生的生物学靶点。
方向二:乳腺增生病的预防与干预研究
(1) 乳腺增生病的流行病学及预防研究
采用流行病学研究方法,对黑龙江省西北地区的女性乳腺增生病进行流行现状与趋势变化、致病因素、病理学分型与癌前病变/乳腺癌的关系进行调查分析,研究乳腺增生发病特点及其性质,筛选病因指标,预防乳腺增生病的发生。
(2)乳腺增生性病变恶性转化的早期预警研究
收集临床样本,利用分子病理学方法对乳腺不典型增生病变的细胞超微结构、受体状态、增殖特点、癌基因产物和肿瘤相关抗原表达的变化进行研究,对乳腺增生症的临床表现与病理特征进行相关性分析,加强对可能存在“癌前病变”的高危人群的研究和检测;观察药物治疗对乳腺增生病的临床疗效。
研究方向三:乳腺肿瘤靶向递药系统及抗肿瘤药物研究
(1)肿瘤的靶向纳米药物递送系统研究
针对肿瘤化疗药物和天然活性产物溶解度低、靶向性差及毒性大的缺点,通过构建脂质体、胶束和介孔硅等纳米载体实现对多种化疗药物的靶向递送,提高溶解度、靶向效应及安全性,增加抗肿瘤效果;以解决肿瘤的转移为主要目标,设计和制备新型的靶向药物载体,开发出具有自主产权的小分子靶向纳米制剂。
(2)抗肿瘤药物合成及化学生物学研究
以过氧麦角甾醇、桦木醇等天然产物为原料发现先导化合物,借助计算机辅助设计的手段,利用化学生物学的方法合成相关衍生物,研究和探讨合成得到的化合物抑制乳腺肿瘤细胞活性的分子机制和构效关系,以发现新结构类型的抗肿瘤药物,为研发全新作用机制的抗乳腺肿瘤药物服务。
方向四:乳腺癌的分子诊断与治疗研究
(1)乳腺肿瘤分子病理学与基因诊断
应用基因测序、分子病理学及生物信息学等技术,探索基因突变检测、甲基化、杂合性缺失情况、肿瘤耐药、基因多态性及分子标志物检测等在乳腺癌临床病理诊断和基因诊断中的作用,为肿瘤患者靶向药物治疗的适用情况提供判断依据,从而提高用药的合理性和治疗的效果。
(2)乳腺肿瘤的靶向药物治疗及耐药机制研究
针对乳腺癌患者进行靶向药物治疗的疗效及预后评估;采集靶向治疗耐药患者穿刺标本,结合高通量芯片技术,筛选与靶向治疗耐药的候选基因,进一步通过细胞学和原位裸鼠模型,系统研究候选基因在继发性耐药中的分子机制,并积极探索逆转继发性耐药的干预分子。