探討萬能分化性、再程序化與生殖系細胞分化之分子基礎－探討幹細胞萬能分化性表現於胚胎期萬能性幹細胞與體組織癌細胞之不同調控機制與其在人類疾病之臨床意義-- 微環境生長因子/細胞素訊息、細胞外基質、與表基因體

萬能性(pluripotency)的調控在早期胚胎發育與現今癌症的發生是十分重要的。早期 胚胎發育中，胚胎幹細胞（embryonic stem cells)及胚胎生殖母細胞（embryonic germ cells)是受到萬能性基因調控。胚胎生殖母細胞參與生殖細胞的發育，特別是發育成為 萬能性原生殖細胞（primordial germ cells)。若在早期生殖細胞發育時期發生細胞增生的 缺陷或無法維持Oct-4的表現，將會導致不孕症或性腺外生殖細胞瘤的發生，例如睪丸 生殖細胞瘤。睪丸生殖細胞瘤依據型態分類為精母細胞瘤及非精母細胞瘤。睪丸生殖細 胞瘤中精母細胞瘤（來自原生殖母細胞轉型）與非精母細胞瘤中的胚胎癌皆被歸屬於具 有萬能性幹細胞的特性。臨床上，萬能性的精母細胞瘤與胚胎癌可以分化為其他型態的 腫瘤（例如，畸胎瘤、卵黃囊瘤及絨毛膜癌）。且分化型態之睪丸生殖細胞瘤較為惡性， 並具有較高的抵抗化療藥物之能力。胚胎幹細胞具有分化為成體之三個胚層之多能性潛 力，降低調控萬能性之相關基因表現將會促使胚胎幹細胞分化為成體細胞。 最近的研究指出，萬能性相關基因的重新表現於癌細胞上，又稱癌幹細胞特性，已 被證實與癌症的抗藥性、早期復發及不佳預後有高度相關性。然而，胚胎期和成體期的 萬能性調控是否有不同的機制參與，這部分之研究仍屬未知。釐清此問題，將有助於了 解幹細胞發育生物學及揭發針對癌幹細胞所引發人類疾病之抗藥性與早期復發的可能 治療標的。 我們將探討胚胎期原生殖細胞與成體癌細胞之萬能性的關鍵性調控機制，包含外部 的微環境訊息、細胞外基質、及内生性後生基因調控網絡。此份計晝書將會延續我們先 前於小鼠萬能性精原幹細胞與成體癌細胞之發現（Appendix II-SP3, Figs. 1-10)，進一步 深入探討微環境訊息（主要為内生性生長因子及發炎激素）、細胞外基質，與後生基因 調控網絡對於胚胎期之萬能性生殖細胞及成體期之癌細胞的機轉，及其在人類疾病上的 意義。我們將依下述三個目標進行： (1)目標一：探討微環境中類膜島素生長因子受體（Insulin-like growth factor I receptor, IGF-IR)訊息如何與細胞外基質（laminin與integrin a6 CD49f)與後生基因調控 (microRNA與DNMT)共同合作，進而調控老鼠與人類萬能性精原幹細胞自我更 新增生與OCT4的表現（利用胚胎期萬能性精原幹細胞與人類精母細胞瘤細胞模式） (第一、二年期） (2)目標二 ：探討微環境中的發炎激素/類胰島素生長因子受體訊息（IL-6/IGF-IR )如何 與細胞外基質（laminin與integrin a6 CD49f)共同作用，進而調控特定後生基因 (microRNA與DNMT)藉以促使成體癌細胞（例如肝癌）表現萬能性相關之基因 (OCT4與NANOG)(利用體細胞癌如肝癌與renal cell carcinomas為細胞模式）（第 一、二年期） (3)目標三：探討與發炎激素/類胰島素生長因子受體訊息（IL-6/IGF-IR)相關之特定之 基因/後生基因參與在胚胎期之萬能性生殖幹細胞或成體癌細胞中之HIF-2a所調控 之OCT4表現之分別調控機制差異與其在人類癌症之抗藥與早期復發之臨床意義 (以肝癌為例）（第二、三年期）。