备战2021年国自然：肿瘤基因功能研究思路解析

国自然热点是近几年国自然申请的风向标，结合国自然热点为课题方向，能有效提高国自然申请的中标率。肿瘤学是医学科学研究中最为活跃的领域之一，随着细胞生物学、发育生物学、遗传学、免疫学等迅速发展，科学研究范式的改变以及多学科的交叉融合，肿瘤学基础研究取得了一定进展，肿瘤学科申请项目数量及质量也逐渐提高。

肿瘤基因功能研究思路

虽然肿瘤研究的细分领域众多，但不同的领域均会涉及很多基因功能的研究，例如与肿瘤发生、发展、转移、耐药分子机制相关的致癌基因、抑癌基因、转移相关基因和耐药相关基因等。肿瘤基因功能的研究是一个整体性的过程，从开始的基因筛选、到细胞水平（体外）和动物水平（体内）的功能性验证，再到机制探讨及验证，形成一个完整的研究逻辑。

☑ 基因筛选：通常采用组学的方法进行分析，根据研究目标的不同，可分为基因组、转录组、蛋白组和代谢组分析。

☑ 细胞水平功能性验证：细胞水平的调控则需要建立基因表达调控的细胞模型，如通过病毒载体或电转等方式，实现对目标基因的过表达、敲低表达、敲除表达和点突变等。

☑ 动物水平功能性验证：肿瘤研究最常用的动物模型则为免疫缺陷小鼠，如最基础也是最常用的裸鼠，可通过移植肿瘤细胞建立CDX模型，对于重度联合免疫缺陷小鼠则可用于建立PDX模型或人源免疫系统的重建，此外还有各种定制化的基因修饰动物也应用于肿瘤的研究中。

☑ 机制探讨和验证：而对于肿瘤机制的研究则各有不同，常规的思路是寻找目标基因上下游的调控分子或信号通路，并采用蛋白与DNA、RNA与蛋白、蛋白与蛋白等相互作用进行验证。

图1. 肿瘤基因功能研究思路

研究案例解析

精选案例一：DUSP1 inhibits cell proliferation, metastasis and invasion and angiogenesis in gallbladder cancer

研究目的：研究DUSP1在胆囊癌进程中的作用机制。

技术路线：对胆囊癌患者肿瘤细胞的DUSP1水平定量检测→建立两种GBC细胞系的DUSP1过表达细胞模型→细胞增殖/细胞迁移侵袭能力检测→建立GBC-SD细胞的DUSP1敲除细胞模型→建立小鼠CDX模型检测DUSP1在GBS细胞株过表达对肿瘤增殖的影响→检测细胞凋亡情况→DUSP在胆囊癌中的作用机制。

结论：DUSP1可通过抑制血管形成因子的表达抑制肿瘤细胞的增殖侵袭。

图2. DUSP1在胆囊癌进程中的作用机制

精选案例二：GREM1 overexpression inhibits proliferation, migration and angiogenesis of osteosarcoma

研究目的：研究GREM1基因在骨肉瘤中的相关功能。

研究技术路线：检测5种骨肉瘤细胞系中的GREM1表达水平→检测患者原代肿瘤组织中的GREM1及管家基因的表达水平→构建GREM1的U2OS稳转细胞株→细胞增殖、侵袭、凋亡检测及细胞周期检测→构建干扰细胞模型→细胞增殖、侵袭、凋亡检测及细胞周期检测→裸鼠CDX模型→GREM1在骨肉瘤中的作用机制。

结论：GREM1可通过调节基质降解酶的表达来影响BMP的调节过程，GREM1过表达可抑制肿瘤细胞增殖侵袭，并促进凋亡。

图3. GREM1基因在骨肉瘤中的相关功能

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肿瘤研究领域客户引用文章精选：

1. Yuan H, Han Y, Wang X, et al. SETD2 restricts prostate cancer metastasis by integrating EZH2 and AMPK signaling pathways[J]. Cancer Cell, 2020, 38(3): 350-365.

2. Zhang F, Li R, Yang Y, et al. Specific decrease in B-cell-derived extracellular vesicles enhances post-chemotherapeutic CD8+ T cell responses[J]. Immunity, 2019, 50(3): 738-750.

3. Zhou X A, Zhou J, Zhao L, et al. KLHL22 maintains PD-1 homeostasis and prevents excessive T cell suppression[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020, 117(45): 28239-28250.

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