专访王前奔:癌症奇妙机制

【字体: 时间:2009年07月29日 来源:生物通

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  王前奔博士早年毕业于首都医科大学临床医学系, 1997年留美, 师从核受体(nuclear receptor)转录调控专家, 人类中介因子复合物 (Mediator) 发现者Joseph Fondell教授, 2002年获美国马里兰大学医学院博士学位(Ph.D.)。2003-2008年在核受体转录调控著名专家……

  生物通编者按:2009,已渐行渐远,生命科学的精彩还在继续演绎。一个新的发现可能创造一个全新的研究领域,一个新的发现可能彻底颠覆经典理论,每一位科学家都是生命科学领域的弄潮儿,他或推动着生命科学深刻地变革,或默默填补生命科学认识的鸿沟。2009年,点亮生命之光的是谁?奏响生命之歌的是谁?关注他们,关注赛默飞世尔特约之2009年度生命科学十大风云人物评选!

 

来自俄亥俄州立大学综合癌症中心(Comprehensive Cancer Center),Dana-Farber癌症研究所的研究人员发现了晚期激素非依赖型前列腺癌(AIPC)如何能够在没有激素的情况下继续生长的奥秘,这一研究成果以Featured Article的形式公布在7月24日出版的《Cell》杂志上。

为了进一步了解这一重要的研究成果,生物通特采访了文章的第一作者和共同通讯作者:王前奔博士,就其研究的成果及技术等方面进行深入探讨。

生物通:前列腺癌是男性最常见的癌症之一,但是到目前为止前列腺癌的病因尚未查明,贵研究组发现了晚期非激素依赖性前列腺癌如何能够在没有激素的情况下继续生长的奥秘,您能谈一下这一发现的重要意义吗?

王博士:雄性激素通过作用于雄激素受体(AR), 对前列腺癌的发生和发展起着关键性的作用, 所以通过手术,或者应用促黄体素释放激素(LHRH)激动剂/拮抗剂来减少雄激素的产生, 对于晚期激素依赖型前列腺癌(ADPC)有着较好的疗效 。然而,一般来说,ADPC最终会发展成迄今尚不能根治的晚期激素非依赖型前列腺癌(AIPC)。以前实验表明, AR在ADPC 和AIPC中都起重要作用。减少AR的表达水平 ,比如通过RNA干扰技术, 能够减慢ADPC 和AIPC的生长,机理研究表明AR主要通过促进细胞周期G1/S的转换来促进ADPC的生长, 但AR如何促进AIPC的生长这一重要问题尚不清楚。
我们研究发现,AR 在AIPC 中的作用是出人意料的. 它直接调控的靶基因和AR在ADPC 中直接调控的靶基因几乎完全不同. 在AIPC中,AR在没有雄激素的情况下, 在转录水平上,上调了一组有丝分裂期(M期)的基因来促进AIPC的生长, 从而为AIPC的治疗提供了新的靶点: 有丝分裂期的基因.


生物通:实验研究过程中主要采用的技术有哪些?最重要的技术点是什么?研究过程中发现了一个重要的基因:UBE2C基因,贵研究组是如何定位在这个基因的呢?

王博士:我们在实验中先通过基因表达芯片的分析, 确定了M期基因显著富集在AIPC比ADPC表达高的基因中;然后我们运用染色质免疫沉淀技术(ChIP) 结合 Affymetrix人类全基因组嵌合芯片(tiling array) 技术(ChIP-on-chip), 首次定位了AR在ADPC 和AIPC 人类全基因组上的结合位点。
综合基因表达芯片和嵌合芯片的结果, 我们发现在M期基因中有一个基因叫UBE2C, 它最近被发现是灭活(inactivate)M期检查点(M phase checking point) 的关键基因 (2007年, Nature文章, 哈佛医学院Marc Kirschner研究组), 因此我们的研究集中在这一基因上。我们发现, 在AIPC中, UBE2C 增强子上的组蛋白H3甲基化水平(H3K4 mono-methylation 和H3K4 di-methylation)比ADPC高, 这决定了AIPC中AR在UBE2C增强子上的结合水平比在ADPC中高. 我们进一步通过近几年新发明的染色体构造捕捉 (chromosome conformation capture, 3C)技术, 发现UBE2C增强子上的结合的AR通过染色体成环(chromosome looping)上调UBE2C的转录, 从而导致UBE2C在AIPC中的高mRNA水平和高蛋白表达水平.功能实验表明干扰UBE2C基因后AIPC的生长被显著抑制。

在分析本研究高通量的实验结果时, 我们得到了哈佛公共卫生学院刘小乐副教授研究组生物信息学方面有力地支持, 例如她的研究组开发了分析嵌合芯片结果的程序MAT, 本研究的生物信息学分析由刘小乐组的李蔚博士(现任美国贝勒医学院助理教授, 本文共同第一作者)和张勇博士(现任上海同济大学教授)完成。

生物通:这项研究发现是否可以应用于临床,如果可以,那么在临床中的具体应用有哪些?
王博士:本项研究为AIPC的治疗提供了新的靶点:包括UBE2C基因在内的M期基因,有趣的是, UBE2C基因在其他实体肿瘤, 如乳腺癌, 肺癌和甲状腺癌中也过量表达, 提示UBE2C基因有可能也通过促进M期进展来促进这些实体肿瘤的生长,干扰UBE2C基因可能对这些实体肿瘤的治疗也有着重要意义。


生物通:贵研究组下一步的计划包括哪些?
王博士:我们准备进一步研究是什么组蛋白甲基化酶(histone methyltransferases) 和去甲基化酶 (histone demethylases)导致了包括UBE2C基因在内的M期基因增强子上的高H3K4甲基化水平, 因为这一高甲基化水平造成了高水平的AR结合,从而导致了高水平的M期基因表达。


生物通:从首都医科大学到俄亥俄州立大学,您能谈一下国内研究环境和国外研究环境差异给您最大的感受是什么吗?

王博士:在国外较好的研究机构中, 除了有较好的仪器设备和实验技术支持外, 还聚集了一批杰出的研究人员, 他们是最宝贵的资源, 通过与他们的相互交流, 你的视野能得到开拓, 你的研究热情能够得到激发.我94年从首都医科大学本科毕业后,在中日友好医院做过3年临床免疫学研究,那个时期国内研究机构的环境和研究水平和国外相比还有较大的差距. 近年来随着大批高水平研究人员的回归, 国内的一些研究机构和国外的已经水平相当。例如我在哈佛大学Myles Brown实验室的师兄尚永丰博士, 2002年回国任北京大学医学部教授, 近几年来, 尚教授在北大的研究组在性激素相关肿瘤方面已经作出了国际一流水平的研究。


生物通:发表Cell文章应该说是同行对于研究成果的一项认可,您认为在这些顶级杂志上发表文章需要注意些什么?
王博士:一篇文章能否发在顶级刊物上, 主要是在于文章的创新意义大不大。我感觉, 顶级杂志注重概念上的突破,理论和技术上的创新。

生物通:.前列腺癌这种疾病在欧美地区发病率较高,而在我国的发病率较低,您认为这其中的原因是什么?
王博士:一个可能的原因是遗传学的差异. 亚洲人群的AR 基因中的谷氨酰胺重复序列 (CAG repeats) 比欧美地区地区人群长, 而我们和其他研究者发现AR的谷氨酰胺重复序列越短, 其转录活性越强, 越能促进前列腺癌的发生和发展. 值得注意的是, 近年来我国前列腺癌发病率明显增加. 为此国家最近专门批准北京大学第一医院成立了”国家泌尿男性生殖系统肿瘤研究中心”. 北京大学教授, 泌尿外科和男科学学科带头人郭应禄院士指出, 国人生活和饮食习惯的改变, 环境污染对人体的侵害都可能是前列腺癌发病率上升的原因。

(生物通:王蕾)

附:
王前奔博士中文简介
1994年毕业于首都医科大学临床医学系, 1997年留美, 师从核受体(nuclear receptor)转录调控专家, 人类中介因子复合物 (Mediator) 发现者Joseph Fondell教授, 2002年获美国马里兰大学医学院博士学位(Ph.D.)。2003-2008年在核受体转录调控著名专家 ,哈佛大学Dana-Farber肿瘤研究所Myles Brown教授实验室进行博士后研究, 2006-2008年期间任哈佛大学医学院讲师 (Instructor), 2008年夏起任美国俄亥俄州立大学医学院分子和细胞生物化学系助理教授(tenure-track)。论文发表于Cell, Molecular Cell, Nature Genetics, Cancer Research, Journal of Biological Chemistry等期刊 。曾获美国国立卫生研究院(NIH) K99/R00研究基金, 美国哈佛大学癌症中心研究基金, 美国国防部博士后研究基金, 美国哈佛大学癌症中心/霍普金斯大学癌症中心/Memorial Sloan-Kettering癌症中心首届前列腺癌会议poster presentation第一名, 美国马里兰大学Arthur Schwartz 论文奖等。

英文简历:
Curriculum Vitae

Qianben Wang, Ph.D.
Assistant Professor
Department of Molecular and Cellular Biochemistry
and the Comprehensive Cancer Center
College of Medicine
Ohio State University
888 Biomedical Research Tower
460 West 12th Ave.
Columbus, OH 43210
Phone: 614-247-1609
Fax: 614-688-4181
E-mail: Qianben.Wang@osumc.edu

EDUCATION
Ph.D. 1998-2002 Physiology, University of Maryland School of
Medicine, Baltimore, Maryland (Mentor: Joseph Fondell).

B.Med 1989-1994 Clinical Medicine, Capital University of Medical Sciences,
Beijing, China.

PROFESSIONAL POSITIONS
Assistant Professor 2008- Department of Molecular and Cellular
Biochemistry, Ohio State University College
of Medicine, Ohio

Instructor 2006-2008 Harvard Medical School, Dana-Farber
Cancer Institute (Mentor: Myles Brown)

Research Fellow 2003-2006 Dana-Farber Cancer Institute, Harvard
Medical School (Mentor: Myles Brown)

Postdoctoral Fellow 2002-2003 Department of Physiology and Biophysics,
Robert Wood Johnson Medical School,
University of Medicine and Dentistry of New
Jersey, New Jersey(Mentor: Joseph Fondell)

OTHER ACADEMIC POSITIONS HELD
Member 2008- Comprehensive Cancer Center, Ohio State University

Faculty member 2008- Ohio State Biochemistry Program, Ohio State University

Faculty member 2008- Molecular, Cellular and Developmental
Biology Graduate Program, Ohio State University

Faculty member 2008- Integrated Biomedical Science Graduate
Program, Ohio State University

PROFESSIONAL ACTIVITIES
1. Active member, The Endocrine Society
2. Active member, American Association for Cancer Research
3. Active member, The Society for Basic Urologic Research

RESEARCH FUNDING INFORMATION
1. Howard Temin Pathway to Independence Award in Cancer Research (K99/R00), National Cancer Institute, National Institutes of Health, 2007-2012. “Genome-wide analysis of transcription factor function in prostate cancer” (PI)

2. Career Development Award in Prostate Cancer Research, Dana-Farber/Harvard Cancer
Center Specialized Program in Research Excellence (SPORE) in Prostate Cancer, 2006-2007. “Genome-wide analysis of androgen receptor function in prostate cancer” (PI)

3. Postdoctoral Prostate Cancer Research Award, Department of Defense, 2004-2006. “Allele-specific androgen receptor coregulator recruitment” (PI)

HONORS AND AWARDS
1. First Prize, Poster Presentation Award, Tri-institutional (Dana-Farber Cancer
Institute/Johns Hopkins Medical Institute/Memorial Sloan-Kettering Cancer Center) Prostate Cancer Program Retreat, Rhode Island, 2008.

2. Travel Grant Award, The Endocrine Society, 2007.

3. Keystone Symposia Scholarship, National Institute of Diabetes, Digestive and Kidney Disease, National Institutes of Health, 2006.

4. Elected member, Honor Society of Phi kappa Phi, 2003.

5. Dr. Arthur Schwartz Award for Academic Advancement, University of Maryland, Baltimore, 2002.

AD HOC REVIEWER:
• Cancer Research
• Clinical Cancer Research
• Current Molecular Medicine
• Molecular and Cellular Endocrinology

CAMPUS/ACADEMIC SERVICES:
• Judge, The 23rd Annual Edward F. Hayes Graduate Research Forum, Ohio State University, 2009
• Judge, Ohio State University Medical Center Research Day, 2009
• Graduate School Representative, Final Oral Examination for the Doctoral Degree (Ph.D. Candidate: Brian L. Bell), 2009

TRAINEES SUPERVISED:
Advisor, Postdoctoral Fellows: Zhong Chen, Ph.D. 2008-present ; Chunpeng Zhang, Ph.D. 2008-present

Rotation Students Supervised: Zhenzhen Liu (OSBP program, 2008)

PUBLICATIONS
1. Wang, Q.*#, Li, W#., Zhang, Y., Yuan X., Xu, K., Yu, J., Chen, Z., Beroukhim R,Wang, H., Wu, T., Lupien M., Carroll J.S., Manrai A.K., Jänne O.A., Balk S.P.,Mehra R., Chinnaiyan A.M., Rubin M.A., True L., Fiorentino M., Fiore C., Loda,M., Kantoff P.W., Liu, X.S*., and Brown, M*. Androgen receptor regulates a distinct transcription program in androgen-independent prostate cancer. Cell, 138:242-256, 2009. (*co-corresponding author, co-first author) (Featured Article)
2. Wang, Q. and Brown M. Mapping the androgen receptor cistrome. In Tindall DJ and Mohler JL, eds. Androgen Action in Prostate Cancer, New York, NY:
Springer Science and Business Media, pp:663-680, 2009.
3. Sun, T., Wang, Q., Balk, S.P., Brown M., Lee, G.S.M., and Kantoff P.W. Roles
of microRNA-221 and -222 in castration resistant prostate cancer.
Cancer Research, 69:3356-3363, 2009.
4. Nwachukwu, J.C, Mita, P., Ruoff, R., Ha, S., Wang , Q., Huang S. J., Taneja S.S., Brown, M., Gerald, W.L., Garabedian, M.J., and Logan, S.K. Genome-wide impact of androgen receptor trapped clone-27 loss on androgen-regulated transcription in prostate cancer cells. Cancer Research, 69:3140-3147, 2009.
5. Frigo, D.E., Sherk, A.B., Wittmann, B.M., Norris, J.D., Wang, Q., Joseph, J.D., Toner, A.P., Brown, M., and McDonnell, D.P. Androgen induce migration of prostate cancer cells by using the CXCR4 signaling axis through the expression of Krüppel--like factor 5. Molecular Endocrinology, 2009 May 21. [Epub ahead of print], 2009.
6. Agoulnik, I.U., Bingman III, W.E., Nakka, M., Li, W., Wang, Q., Brown, M.,
Liu, X.S., and Weigel, N.L. Target gene specific regulation of androgen receptor
activity by p42/p44 MAPK. Molecular Endocrinology, 22: 2420-2432, 2008.
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8. Bao B.Y., Chuang B.F., Wang, Q., Kantoff P.W., Brown M., Sartor O., and Lee G.S.M. Regulation of UGT2B15/17 by androgen signaling in prostate cancer cells. Prostate, 68:839-848, 2008.
9. Wang, Q., Li, W., Liu, X.S., Carroll J.S., Jänne O.A., Keeton E.K., Chinnaiyan
A.M., Pienta K.J. and Brown, M. A hierarchical network of transcription factors
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10. Wang, Q.F., Prabhakar S, Wang, Q., Moses A.M., Chanan S., Brown M., Eisen M.B., Cheng J.F., Rubin E.M, and Boffelli D. Primate-specific evolution of an LDLR enhancer. Genome Biology, 7: R68, 2006.
11. Carroll J.S., Meyer C.A., Song J., Li W., Brodsky A.S., Geistlinger T.R.,
Eeckhoute J., Keeton E.K., Fertuck K.C., Hall G.F., Wang Q., Bekiranov S.,
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289:217-230, 2001.
18. Ren,Y., Behre, E., Ren, Z., Zhang, J., Wang, Q., and Fondell, J.D. Specific
structural motifs determine TRAP220 interactions with nuclear receptors.
Molecular and Cellular Biology, 20: 5433-5446, 2000.

INVITED PRESENTATIONS
2008 University of Chicago invited speaker, “Transcriptional regulation by androgen receptor in prostate cancer: From single gene to whole genome.” Chicago, Illinois.

2007 Ohio State University (Columbus, Ohio), Peking Union Medical College (Beijing, China), China-Japan Friendship Hospital (Beijing China), University of Alabama (Birmingham, Alabama), Massachusetts General Hospital (Boston, Massachusetts), University of Michigan (An Arbor, Michigan), Indiana University (Bloomington, Indiana) invited speaker, “Transcriptional regulation by androgen receptor: From single gene to whole genome.”

2007 89th Endocrine Society Annual Meeting, selected speaker, “Genome-wide analysis of androgen receptor function in prostate cancer cells.” Toronto, Canada.

2006 Endopäivät 2006-Annual Meeting of the Finnish Endocrine Society, invited speaker,“Non-canonical responsive elements and multiple collaborating transcription factors are required for androgen-dependent transcription.” Helsinki, Finland.

2006 The 1st Harvard Cistrome (cis-acting targets of a trans-acting factor on a genome scale) meeting, invited speaker, “Non-canonical responsive elements and multiple collaborating transcription factors are required for androgen-dependent transcription.” Boston, Massachusetts.

2001 China-Japan Friendship Institute of Medical Sciences Seminar, invited speaker “Regulation of androgen receptor mediated gene transcription.” Beijing, China.

2001 4th Maryland-Johns Hopkins Annual Retreat on Reproductive Biology, selected speaker, “Generation of a mammalian cell line stably expressing a tetracyclineregulated epitope-tagged human androgen receptor: Implications for prostate cancer research.” Oella, Maryland.

2000 Center for Studies in Reproduction Research Forum, University of Maryland School of Medicine, invited speaker, “Generation of a stable cell line stably expressing an epitope-tagged androgen receptor: Implications for androgen receptor research.” Baltimore, Maryland.

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