【正文】 統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)理論深化對(duì) APL 治療藥理作用的全面認(rèn)識(shí)，力爭發(fā)現(xiàn)白血病治療的一般規(guī)律和原理；重點(diǎn)進(jìn)行 AML－ M2b和 CML 靶向治療的研究，進(jìn)一步發(fā)展靶向治療的理論 ，研究天然產(chǎn)物冬凌草甲素和毛萼乙素對(duì) AMLM2b 亞型細(xì)胞模型和動(dòng)物模型的治療藥理作用，闡明這二種藥物或其衍生物對(duì)致病融合基因 AML1ETO 及其相關(guān)作用網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控機(jī)制，為開發(fā)AMLM2b 型白血病新型治療藥物奠定基礎(chǔ)；基于系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)理論為 CML 治療設(shè)計(jì)新 型治療方案，并探討其臨床轉(zhuǎn)化可行性；同時(shí)對(duì)生物信息相互作用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子進(jìn)行系統(tǒng)性干預(yù)， 開展藥物靶標(biāo)篩選 和鑒定 。 （二）五年預(yù)期目標(biāo) : 1. 構(gòu)建白血病 APL 和 AMLM2b 以及 CML 亞型發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸過程中動(dòng)態(tài)生物分子相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，并建立 1種以上白血病亞型的數(shù)學(xué)模型。 5. 在國內(nèi)外一流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 3050 篇，出版專著 1－ 2 部，申請(qǐng)專利10－ 20 項(xiàng)。 AMLM2b 型白血病是更為常見的疾病，盡管基礎(chǔ)研究已經(jīng)獲得很大進(jìn)展，但臨床上 還停留在聯(lián)合化療階段，近年來雖然治療緩解率較高，但復(fù)發(fā)、死亡率仍然居高不下，預(yù)后較差。另外，基于系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究基礎(chǔ)上構(gòu)建 分子信息相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控機(jī)制，確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子，篩選和鑒定新型白血病治療靶標(biāo)，為開發(fā)新型藥物奠定基礎(chǔ)。 第二 年 1． 進(jìn)一步 完善系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)體系：尤其 全 基因組 外顯子突變檢測和分析技術(shù)；完善 表觀遺傳組等 技術(shù)體系； 初步建立全基因?qū)用娴幕蚪M結(jié)構(gòu)異常檢測和分析技術(shù)體系 。 第四 年 1． 進(jìn)一步完善全基因?qū)用娴幕蚪M結(jié)構(gòu)異常檢測和分析技術(shù)，并進(jìn)行 23 例腫瘤或白血病樣本檢測；其他新型組學(xué)技術(shù)用于白血病研究獲得更多數(shù)據(jù)； 2． 并在較大樣本（ 50100）腫瘤或白血病樣本評(píng)價(jià)基因組結(jié)構(gòu)異常的頻率，對(duì)較高頻率突變基因和結(jié)構(gòu)異常相關(guān)基因進(jìn)行臨床關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)一步評(píng)估突變基因和結(jié)構(gòu)異常相關(guān)基因在疾病發(fā)生發(fā)展中作為診斷指標(biāo)以及作為靶向治療指標(biāo)的意義；對(duì)較高頻率突變基因和結(jié)構(gòu)異常相關(guān)基因進(jìn)行深入功能研究，揭示其作為藥物靶標(biāo)的可能性； 3． 完善生物分子相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，包括 新理論用于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析，建立數(shù)學(xué)模型；尋找和鑒定一批（ 4050）關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分子，有選擇對(duì)一些重要功能基因、節(jié)點(diǎn)分子進(jìn)行深入研究，探討其作為藥物靶標(biāo)的可能性；提供一批潛在候選藥物靶標(biāo)； 4． 新型藥物或治療方案用于少量病人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，觀察治療效果；評(píng)價(jià)新型診斷指標(biāo)指導(dǎo)臨床方案的可行性； 5． 在國內(nèi)外一流學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文 710 篇，申請(qǐng)專利 35 項(xiàng)。 關(guān)鍵標(biāo)志物的篩選炎性改變癌前病變?cè)缙谖赴┻M(jìn)展轉(zhuǎn)移致病因素宿主因素異常分子表觀修飾惡性轉(zhuǎn)化惡性表型正常細(xì)胞 圖 2 胃癌發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)示意圖 本項(xiàng)目圍繞以上六個(gè)與胃癌發(fā)生密切相關(guān)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行胃癌標(biāo)志物的篩選 （見圖 2），具體科學(xué)問題是： 1．幽門螺桿菌致癌過程中的關(guān)鍵因子 41 幽門螺桿菌可導(dǎo)致胃癌風(fēng)險(xiǎn)增高已得到公認(rèn)，但不同幽門螺桿菌菌株感染，給予宿主的刺激信號(hào)不同，導(dǎo)致其致病作用不同，但對(duì)何種菌株、那些基因在胃粘膜癌變過程中可引起惡性表型及其具體機(jī)制卻有待于明確，同時(shí)在此過程密切相關(guān)的幽門螺桿菌特異毒素蛋白的功能及相關(guān)機(jī)制也有待闡明，這對(duì)闡明幽門螺桿菌相關(guān)性胃癌遺傳標(biāo)志，對(duì)于胃癌高風(fēng)險(xiǎn)個(gè)體預(yù)警以及幽門螺桿菌有效干預(yù)具有重要意義。因此，進(jìn)一步明確幽門螺桿菌感染致胃癌發(fā)生的相關(guān)機(jī)理，并從分子水平上評(píng)價(jià)干預(yù)效果，對(duì)篩選高危個(gè)體、有針對(duì)性開展預(yù)防具有重要意義。 5． 胃上皮細(xì) 胞惡性轉(zhuǎn)化過程中的效應(yīng)分子與調(diào)控機(jī)制 胃癌發(fā)生呈明顯的階段性變化，伴隨發(fā)生的分子事件眾多，除可用于診斷和預(yù)警的分子標(biāo)志物外，本課題組以往的研究還提示存在一些關(guān)鍵的效應(yīng)分子，對(duì)這些過程中的關(guān)鍵因素進(jìn)行阻斷可逆轉(zhuǎn)胃上皮細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化過程，明確這些關(guān)鍵因素有助于提出可用于干預(yù)的關(guān)鍵效應(yīng)因子，達(dá)到早期治療的目的。MG 1A COX EGR1/CYR61 是 本項(xiàng)目組以往發(fā)現(xiàn)的重要胃癌早診標(biāo)志物，但僅依靠單分子的預(yù)告模型無法達(dá)到臨床應(yīng)用的目的，利用基因組高通量手段可發(fā)現(xiàn)并鑒定更多的診斷標(biāo)志物，有助于提出更多、更好的用于分子診斷的策略。根除幽門螺桿菌感染能明顯降低重度癌前病變及胃癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。 39 項(xiàng)目名稱： 胃癌新標(biāo)志物的篩選及其預(yù)警和早診作用的 大規(guī)模人群研究 首席科學(xué)家： 樊代明 中國人民解放軍第四軍醫(yī)大學(xué) 起止年限： 2020 年 1 月 2020 年 8 月 依托部門： 總后勤部衛(wèi)生部 40 一、研究內(nèi)容 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題包括： 胃癌的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)多因素、多階段、多步驟的過程，涉及到大量的分子參與和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控， 找出其中的關(guān)鍵分子，并確定為胃癌高危預(yù)警、早期診斷和有效治療的生物標(biāo)志物，是本項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題 。 第三 年 1． 啟動(dòng)白血病或腫瘤全 基因組 全基因?qū)用娴幕蚪M結(jié)構(gòu)異常檢測和分析體系 。 2）技術(shù)路線： 1. 建立和完善系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究技 術(shù)平臺(tái)體系： 除了基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、表觀遺傳組和代謝組等系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)平臺(tái)技術(shù)以外，重點(diǎn)發(fā)展基于單細(xì)胞的納米分析技術(shù)方法和研究體系，結(jié)合物理學(xué)理論和進(jìn)化論等，開發(fā)新型生物信息相互作用網(wǎng)絡(luò)和演化的模擬技術(shù)； 2. 建立和完善白血病細(xì)胞模型、動(dòng)物模型、藥物篩選技術(shù)體系以及臨床評(píng)價(jià)體系： 建立和完善 APL、 AMLM2b 和 CML 相應(yīng)的細(xì)胞模型和動(dòng)物模型以及相應(yīng)的分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和整體評(píng)介體系；相關(guān)疾病患者樣本獲取、分離、純化等；建立和完善以復(fù)合細(xì)胞模型體系、為對(duì)象以生物反應(yīng)為指標(biāo)的藥靶篩選驗(yàn)證技術(shù)；建立和完善臨床 治療方案的評(píng)價(jià)體系等； 3. 白血病細(xì)胞生物信息組分解析、相互作用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和動(dòng)態(tài)演變分析并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型： 利用系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)體系對(duì) APL、 AMLM2b和 CML相應(yīng)的細(xì)胞模型和動(dòng)物模型以及患者樣本進(jìn)行多層次分析，解析其基因組變異以及轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、表觀遺傳組和代謝組等特征；綜合所有“組學(xué)”數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)生物學(xué)分析，構(gòu)建相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，分析關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子，分析疾病發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸的動(dòng)態(tài)演進(jìn)過程，并構(gòu)建計(jì)算機(jī)模擬體系和數(shù)學(xué)模型等； 4. 藥物靶標(biāo)分析和鑒定以及有效藥物作用模式分析： 以 APL細(xì)胞模型、動(dòng)物模型和患者樣本為對(duì)象，利用有效藥物如全反式維甲酸和三氧化二砷聯(lián)合方案研究這兩種藥物對(duì) APL細(xì)胞分子作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的藥理作用模式，闡明全反式維甲酸和三氧化二砷作為已知靶向治療藥物的作用機(jī)制及其毒副作用所涉及的分子及網(wǎng)絡(luò)調(diào)控等；重點(diǎn)以 AML－ M2b細(xì)胞35 模型、動(dòng)物模型和患者樣本為對(duì)象，分析天然產(chǎn)物冬凌草甲素和毛萼乙素以及其衍生物對(duì)AMLM2b細(xì)胞分子作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的藥理作用模式；以 CML（包括急性變）細(xì)胞模型、動(dòng)物模型和患者樣本為對(duì)象，基于以上構(gòu)建的生物分子相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)新型治療方案，并以 CML（包 括急性變）或 AML－ M2b細(xì)胞模型、動(dòng)物模型和患者樣本為對(duì)象，試驗(yàn)新型治療方案的可行性；基于生物分子相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型，利用干擾手段包括有效藥物、反義核酸 /RNAi等，分析關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子作為白血病治療藥物作用靶標(biāo)的可行性； 5. 基于系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)原理的新型治療方案設(shè)計(jì)和臨床應(yīng)用： 通過對(duì)生物分子相互作用網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析基礎(chǔ)上的新型治療方案設(shè)計(jì)如有效藥物的聯(lián)合治療方案，通過充分動(dòng)物試驗(yàn)后，對(duì)少量合適患者進(jìn)行應(yīng)用，獲得原理上的證據(jù)（ Proof of concept），為更大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ)。另外 CML 治療雖然有一定進(jìn)展，如針對(duì) BCRAbl 融合蛋白的 伊馬替尼 (imatinib)有一定效果，但逐漸發(fā)現(xiàn)有耐藥發(fā)生，因此必須發(fā)展其他治療方案，前期研究 基于系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)理論設(shè)計(jì)新型治療方案， 顯示伊馬替尼 (imatinib)和硫化砷（ arsenic sulfide）合用具有協(xié)同作用。由于多種遺傳物質(zhì)變異導(dǎo)致了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其調(diào)節(jié)調(diào)控機(jī)制的失控，并逐漸形成不同于正常造血 細(xì)胞的強(qiáng)健（ robustness）的網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控體系，因此必須了解這個(gè)新體系中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成元件以及其相互作用關(guān)系，即解析其生物分子信息的組份，包括基因組變異、表觀遺傳變異、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組成份以及這些分子信息所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)和調(diào)控機(jī)制，利用計(jì)算生物學(xué)、物理學(xué)理論并結(jié)合進(jìn)化論觀點(diǎn)模擬網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子；并利用干預(yù)手段，包括有效藥物干預(yù)，了解系統(tǒng)的反應(yīng)模式，探討靶向治療、聯(lián)合治療方案和新型藥物開發(fā)的可行性并提供原理上證據(jù)（ Proof of concept）。 3. 建立和完善系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)平臺(tái)和技術(shù)體系，研究和開發(fā)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)相關(guān)新技術(shù)、新模型和新理論。除完善和發(fā)展基因組、表觀基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組和代謝組學(xué)等高通量“組學(xué)”相關(guān)技術(shù)平臺(tái)外，還要研究和開發(fā)基于單細(xì)胞分離基礎(chǔ)上的全新研究策略以及蛋白組學(xué)芯片等新技術(shù)、新方法；發(fā)展計(jì)算機(jī)整合、模擬和疾病數(shù)學(xué)模型構(gòu)建方法；探討物理學(xué)理論、 進(jìn)化論等應(yīng)用于系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究的可行性，為系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)理論創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。 8. 力爭獲得低免疫原性、高親和力的 Cyr61 人源化抗體，為 RA 的免疫干預(yù)提供新干預(yù)靶點(diǎn)和手段，并為進(jìn)入中試生產(chǎn)工藝和臨床研究申報(bào)奠定基礎(chǔ)。 3. 闡明 RA 相關(guān) miRNA 分子調(diào)控免疫功能的機(jī)制研究 4. 明確可以用于 RA 早期診斷血清生物標(biāo)志分子及多肽。 13. 人源化 RANKL TNF 樣區(qū)單克隆抗體對(duì) RA 模型保護(hù)性作用及其機(jī)制的研究。 8. 對(duì)血清生物標(biāo)志分子及 RA 相關(guān)多肽做為早期診斷靶標(biāo)的可行性進(jìn)行研究。 4. 利用 IL6/IL8 基因敲除小鼠，觀察 Th17 及其炎癥因子、 Cyr61 和 Wnt/DKK1對(duì) CIA 模型的影響。 第五年度 （一）研究內(nèi)容 1. 體外合成的糖蛋白抗原的生物學(xué)測試。 27 14. 了解 RA 相關(guān)炎癥新靶點(diǎn)特異性 siRNA 對(duì) CIA 小鼠的治療效果；闡明其發(fā)揮作用的免疫學(xué)機(jī)理。 9. 明確 RA 患者 Treg 與疾病活動(dòng)度關(guān)系。 5. 了解 RAT 細(xì)胞表面膜翻轉(zhuǎn)異位抗原誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性抗體產(chǎn)生的機(jī)制，提出新假說。 （二）預(yù)期目標(biāo) 1. 力爭鑒定出 RA 相關(guān)新型自身抗原。 18. 探討使用 RA 相關(guān)炎癥新靶點(diǎn) siRNA 治療的 CIA 小鼠的病理變化、免疫反應(yīng)特點(diǎn)。 14. RA 相關(guān)基因表達(dá)差異的研究； RA 特征 miRNA 及分布的研究。 11. 分析 Cyr6 Wnt/DKK1 途徑對(duì)于成骨細(xì)胞和破骨細(xì) 胞的成長、細(xì)胞侵蝕能力、細(xì)胞移行能力的影響。 7. 研究 RAT 細(xì)胞表面膜翻轉(zhuǎn)異位抗原誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性抗體產(chǎn)生的機(jī)制 。 3. 合成并純化目標(biāo)表位肽，體外刺激分析其對(duì) T/B 細(xì)胞功能的影響。 16． 篩選出 RANKL TNF 樣區(qū)相關(guān)的抗原表位。 13． 明確不同亞群 Treg 細(xì)胞對(duì)初次和再次免疫應(yīng)答的調(diào)控作用研究，及在此作用中小分子化合物對(duì)免疫反應(yīng)的干預(yù)作用。 8． 闡明調(diào)節(jié)性和致病性 T 細(xì)胞之間比例失衡在 RA 發(fā)病機(jī)制中的作用 25 9． 分析間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì) T 細(xì)胞調(diào)控作用機(jī)制。 4． 成功鑒定 RAT 細(xì)胞膜表面葡聚糖基化修飾的膜翻轉(zhuǎn)異位抗原。 RANKL TNF 樣區(qū)表位的篩選。 17． 利用 siRNA 檢測下調(diào) RA 相關(guān)炎癥新靶點(diǎn)對(duì) RA 細(xì)胞炎性反應(yīng)及自身抗原的免疫反應(yīng)的作用。 13． 對(duì)上述研究中發(fā)現(xiàn)的 RA 關(guān)聯(lián)基因和 CNP 的作用機(jī)制進(jìn)行研究。 9． 利用從 IL10/Foxp3 Tg 小鼠獲得的不同亞群 Treg細(xì)胞，探討不同亞型 Treg對(duì) CIA 動(dòng)物模型的治療作用。 5． 鑒定具有葡聚糖基化修飾的 RAT細(xì)胞膜翻轉(zhuǎn)異位抗原。 第三年度 （一）研究內(nèi)容 1． 檢測 RA 自身抗原的修飾特點(diǎn)。 13． 獲得利用 RA 相關(guān)炎癥新靶點(diǎn)轉(zhuǎn)基因小鼠建立的 CIA 模型，并了解其發(fā)病前后的各項(xiàng)免疫學(xué)指標(biāo)。 9． 確定豆蔻酸化變構(gòu)肽的免疫學(xué)功能。 5． 分析出不同亞群 Treg 對(duì)關(guān)節(jié)炎的預(yù)防作用。 （二）預(yù)期目標(biāo) 1． 爭取獲得多個(gè) RA 自身抗原。 16． 對(duì)篩選出的 RA 相關(guān)炎癥新靶點(diǎn)的特異性 siRNA 進(jìn)行化學(xué)修飾 、 鑒定；同時(shí)用其轉(zhuǎn)基因小鼠建立 CIA 模型。 12． 上調(diào)或下調(diào) RA 相關(guān)小 分子的表達(dá)，分析其對(duì)各種免疫細(xì)胞活化及分化功能的影響。 8． 分析 FLS 中 Wnt/DKK 不同分子對(duì)于 FLS 增殖活化的信號(hào)調(diào)控途徑。 4． 糖表位特異性抗體和抗 T 細(xì)胞抗體作用于 RAT 細(xì)胞后導(dǎo)致其表型和功能變化的體外實(shí)驗(yàn)。 第二年度 （一）研究內(nèi)容 1． 利用制備的特異性抗體， 篩選 RA 自身抗原。 9． 完成 ClassI， ClassIIa， ClassIIb 和 ClassIV 的代表性 HDAC 同功酶的同源模建和結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。 5． 闡明 MSCs 對(duì) RA