Epigenetics and 3D structure of miR-10b/HoxD locus in the brain and malignant glioma.

摘要： 这是一个很大的问题。 脑胶质母细胞瘤(GBM，又称星形细胞瘤)是人类最致命的肿瘤之一。 癌症是当前肿瘤学中一个尚未得到满足的重大疾病，它是一种高度异质性和多因素的疾病。 疾病的特点是出现了广泛的基因突变和信号改变。因此，大多数疾病都是如此。 开发新的实验性药物疗法很可能只会帮助一小部分患者。我们还没有发现微RNA-- 10b(miR-11b)，这是一种重要的调节因子分子，其转录活性被认为是一种独特的调节机制。 几乎所有的胶质瘤，包括高级别胶质瘤和低级别胶质瘤，都有共同的特征，尽管它们具有高度的异质性。 调节正常胶质细胞的肿瘤转化过程，并抑制恶性胶质瘤的生长。此外，它还能促进肿瘤的生长。 对于提高异质性脑胶质瘤干细胞和脑胶质瘤起始干细胞(GSC)的生存能力来说，似乎是必不可少的。 MIR-10b基因在几乎所有的恶性脑胶质瘤中都高度表达，而且它的基因抑制作用影响到所有的脑胶质瘤亚型。 MIR--10b靶向治疗代表着一种常见的治疗策略，适用于BGBM。尽管存在较高的治疗水平，但仍处于关键地位。 MmiR-10b在大脑中的作用，以及这种在正常大脑中被沉默的分子的表达是如何得到的。 胶质瘤发生过程中的激活因子尚不清楚。根据我们的初步研究数据，我们可以假设可能存在各种不同的因子。 在人类大脑中积累的异常可能会在表观遗传学的改变和人类三人组的重组过程中收敛。 MmiR-10b基因座的空间结构改变，导致其转录活性下降。这样的结构变化。 它将主要通过CCCTC结合因子(CTCF)和监管机构的长时间非编码RRNA转录本来调解。 结果是，miR-10b启动子的总曝光量减少，从而产生了相应的基因增强子，从而促进了miR-10b的表达。 在这个R01项目中，我们将检验我们的假设，研究潜在的基因激活的表观遗传学机制。 针对脑胶质瘤中的miR-10b基因座，我们和他们建立了以miR-10b基因座为中心的胶质瘤发生模型。 因此，它将为中国的表观遗传景观模型和三维模型提供最高分辨率的分析工具。 在正常的神经胶质细胞和神经胶质瘤的细胞和组织中，染色质和MmiR-10b基因位点的构象变化。 肿瘤转化的不同阶段。它还将评估这种监管机制在脑胶质瘤中的普适性。 在更大的基因组规模上。Aim 2的具体目标将进一步调查参与研究的主要生物调控因子DNA片段和RNA片段的功能。 基因座，包括与启动子相关的基因和与增强子相关的RNAs，使用一种新的基因组合。 生化、基因编辑、基因重组和基于成像的方法。一个特定的目标是3个基因，它将模拟人类基因座的整个过程。 星形胶质细胞和神经前体细胞的激活和肿瘤转化的研究。 胶质瘤。大脑机制的发现(S)：大脑皮质中miR-10b基因表达的趋同研究将不会揭示真相。 关于恶性脑胶质瘤的起源和病因学研究。它可能还会建议一些新的治疗策略，以防止它关闭和关闭新的肿瘤。 分子生物学的目标是更多的治疗药物应用。

Summary     Glioblastoma  (GBM,  or  astrocytoma  grade  IV)  brain  tumor  remains  one  of  the  most  lethal  forms  of  human  cancer  and  a  major  unmet  need  in  current  oncology.  GBM  is  a  highly  heterogeneous  and  multifactorial  disease  characterized  by  the  wide  landscape  of  mutations  and  signaling  alterations.  Thus,  most  of  the  developing experimental therapies will likely only help a fraction of patients. We have discovered microRNA-­ 10b  (miR-­10b),  a  regulatory  molecule  whose  transcriptional  activation  emerges  as  a  unique  mechanism  shared by almost all gliomas, including both high-­grade and low-­grade, despite their heterogeneity. miR-­10b  regulates  neoplastic  transformation  of  normal  glial  cells  and  the  growth  of  malignant  gliomas.  Moreover,  it  appears essential for the viability of heterogeneous glioma cells and glioma-­initiating stem cells (GSC). Since  miR-­10b is highly expressed in practically all malignant gliomas, and its inhibition affects all glioma subtypes,  miR-­10b targeting represents a common therapeutic strategy for GBM. Despite the high levels and the critical  role  of  miR-­10b  in  GBM,  how  the  expression  of  this  molecule,  which  is  silenced  in  the  normal  brain,  gets  activated  in  gliomagenesis  is  unknown.  Based  on  our  preliminary  data,  we  hypothesize  that  various  aberrations accumulating in the brain may converge on epigenetic alterations and reorganization of the three-­ dimensional structure of the miR-­10b locus, resulting in its transcriptional activation. Such structural changes,  primarily mediated by the CCCTC-­binding factor (CTCF) and regulatory long non-­coding RNA transcripts, will  result in the exposure of miR-­10b promoter to a corresponding enhancer, and thus miR-­10b expression. In  this R01 project, we will test our hypothesis, investigate the epigenetic mechanism underlying the activation  of miR-­10b locus in glioma, and establish the miR-­10b-­locus centered model of gliomagenesis. Specific Aim  1  will,  therefore,  provide  the  high-­resolution  analysis  of  the  epigenetic  landscape  and  three-­dimensional  chromatin  conformation  of  miR-­10b  locus  in  normal  neuroglial  and  glioma  cells  and  tissues,  and  at  the  different stages of neoplastic transformation. It will also assess how generalizable such regulation is in glioma  on a genomic scale. Specific Aim 2 will investigate functions of major regulatory DNA and RNA elements in  the  locus,  including  the  promoter-­associated  and  enhancer-­associated  RNAs,  using  a  combination  of  biochemical, gene editing, and imaging-­based approaches. Specific Aim 3 will model the process of the locus  activation and neoplastic transformation of astrocytes and neuroprogenitors using cell and animal models of  glioma. Discovery of the mechanism(s) converging on miR-­10b expression in the brain cortex will shed light  on the origin and etiology of malignant glioma. It may also suggest new strategies for switching it off and new  molecular targets for therapeutic applications.