The role of microenvironment in esophageal epithelial homeostasis

摘要/项目摘要 该提案描述了一个为期两年的综合辅导培训计划，然后是一个为期三年的独立培训计划。 胃肠病学学术基础科学研究事业发展计划。主要研究者有 完成了博士学位 在细胞生物学，并寻求建立在她现有的研究经验和技能， 成为一个成功的独立调查员在一个研究领域，需要额外的基本多学科 纪律训练。 PI将获得独特的技能，以研究关键炎症介质的作用 IKKβ对食管微环境的调节 虽然细胞因子、趋化因子和 炎症介质已被确定在食管疾病，很少有信息是关于 这些疾病中这种激活的分子机制。 为了剖析相关途径，PI将 通过正式的课程整合免疫学和肿瘤微环境的概念，掌握 相关的技术技能和这些领域的专家指导。候选人的导师乔纳森·卡茨博士 是基因工程小鼠疾病模型和食管鳞状细胞生物学方面的专家。的 候选人的导师Anil Rustgi博士和Sandra Ryeom博士提供了转录方面的额外专业知识 调控，信号转导，三维培养，血管生成，以及 微环境 一个由美国国立卫生研究院资助的主要研究人员组成的一流咨询委员会， 形成了专门知识，提供科学和专业指导。 在这里，我们将利用 新的小鼠模型和利用3D培养系统的补充体外系统，以测试以下假设： 食管上皮细胞内IKKβ通路的激活产生了一种微环境， 食道发育不良、癌症和其他疾病。 为了探索这些过程，我们将进行三个 相关的具体目标。 在目标1（K99期），我们将确定上皮IKKβ信号转导在细胞凋亡中的作用。 微环境和食管上皮细胞与内皮细胞的相互作用。这项工作将利用 一种新的转基因小鼠模型和3D组织背景下的原代食管上皮细胞。 在目标2中 (K99/R 00期），我们将确定上皮IKKβ信号传导在限制细胞增殖中的需要。 食管间质肌成纤维细胞 在这里，我们将利用食管癌特异性IKKβ基因敲除小鼠和3D 文化在目标3（R 00期），我们将确定STAT 3激活和IKKβ/NFκB的功能相互作用。 食管上皮细胞炎症反应中的信号传导。为了研究这些相互作用，我们将 在与STAT 3 floxed小鼠杂交的小鼠中使用IKKβ敲除基因。将支持拟议的研究 一流的学术环境以及卓越的资源和设施， 给私家侦探我们预期这些研究将提供对调节正常食管癌的因素的深入了解。 上皮内稳态、微环境和食管疾病中被破坏的途径， 良性和恶性都有。

Abstract/Project Summary    This proposal describes a two year integrated mentored training program followed by a three year independent  program for the development of an academic basic science research career in gastroenterology. The PI has  completed  her  Ph.D.  in  Cell  Biology  and  seeks  to  build  on  her  existing  research  experience  and  skills  to  become a successful independent investigator in an area of research that requires additional essential multi­ disciplinary  training.  The  PI  will  acquire  unique  skills  set  to  study  the  role  of  the  key  inflammatory  mediator  IKKβ  in  the  regulation  of  the  esophageal  microenvironment.  While  activation  of  cytokines,  chemokines,  and  inflammatory  mediators  has  been  identified  in  esophageal  diseases,  little  information  is  available  about  the  molecular  mechanisms  of  this  activation  in  these  diseases.  To  dissect  the  relevant  pathways,  the  PI  will  integrate concepts from immunology and the tumor microenvironment through formal coursework, mastering of  relevant technical skills, and mentorship by experts in these fields. The candidate’s Mentor, Dr. Jonathan Katz,  is an expert in genetically­engineered mouse models of disease and esophageal squamous cell biology. The  candidate’s Co­Mentors, Dr. Anil Rustgi and Dr. Sandra Ryeom, provide additional expertise in transcriptional  regulation,  signal  transduction,  three­dimensional  culture,  angiogenesis,  and  the  regulation  of  the  microenvironment.    A  superb  advisory  committee  composed  of  leading  NIH­funded  investigators  with  broad  expertise  has  been  formed  to  provide  scientific  and  professional  guidance.    Here,  we  will  take  advantage  of  new mouse models and complementary in vitro systems utilizing 3D culture system to test the hypothesis that  activation of the IKKβ pathway within esophageal epithelial cells produces a microenvironment that potentiates  esophageal  dysplasia,  cancer,  and  other  diseases.  To  explore  these  processes,  we  will  undertake  three  interrelated  Specific  Aims.    In  Aim  1  (K99  phase),  we  will  define  the  role  of  epithelial  IKKβ  signaling  in  the  microenvironment and in epithelial­endothelial cell interactions in the esophagus. This will be undertaken using  a  novel  transgenic  mouse  model  and  primary  esophageal  epithelial  cells  in  a  3D  tissue  context.  In  Aim  2  (K99/R00  phases),  we  will  determine  the  requirement  for  epithelial  IKKβ  signaling  in  limiting  expansion  of  esophageal  stromal  myofibroblasts.  Here,  we  will  utilize  esophageal­specific  IKKβ  knockout  mice  and  3D  culture. In Aim 3 (R00 phase), we will determine the functional interplay of STAT3 activation and IKKβ/NFκB  signaling  in  the  inflammatory  response  of  esophageal  epithelial  cells. To  examine  these  interactions,  we  will  employ IKKβ knock­in mice that are crossed with STAT3 floxed mice. The proposed research will be supported  by the superb and collegial intellectual environment as well as the exceptional resources and facilities available  to the PI. We anticipate that these studies will provide insight into the factors that regulate normal esophageal  epithelial  homeostasis,  the  microenvironment,  and  the  pathways  that  are  disrupted  in  esophageal  diseases,  both benign and malignant.