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研究背景乳腺癌是来自乳腺终末导管小叶单元上皮的恶性肿瘤。发病率在过去几十年缓慢上升，目前在女性恶性肿瘤中居第一位。常发生于40-60岁的女性。近年来，应用基因芯片技术和免疫组化方法相结合，通过雌激素受体（estrogen receptor，ER）、孕酮受体（progesterone receptor,PR）、人类上皮生长因子（human epidermalgrowth factor2, HER2）和Ki-67的分子检测，将乳腺癌分为5类分子亚型：LuminalA即管腔A型（ER+/PR+，HER2-）；Luminal B即管腔B型（ER+/PR+，HER2+）；HER2过表达型（ER-/PR-，HER2+）；Basal-like即基底样型（ER-/PR-，HER2-，CK5/6+或EGFR+），另外还有一种Normal-like型即正常乳腺样型（ER-/PR-，HER2-，CK5/6-或EGFR-）。其中管腔A型和管腔B型乳腺癌都是雌激素受体（ER）阳性。管腔A型预后较好，相比之下管腔B型预后较差。基底细胞样型乳腺癌具有较高侵袭性，而且复发和转移几率高，预后最差。传统上，乳腺癌的发展被视为基因改变逐步积累的一个复杂的、多因素的过程。然而，包含组蛋白修饰的表观遗传学的改变在癌症发生和发展中的基础作用越来越明显。组蛋白赖氨酸去甲基化酶共有24种KDMs。这些酶能催化组蛋白和其他蛋白的赖氨酸残基特异位点的去甲基化。它们在控制转录、染色质结构和表观遗传学信号传导中起着关键的作用。在结构上，KDMs能被大致分成两种功能酶家族。第一个家族，包括两个成员（KDM1A/LSD1和KDM1B/LSD2），只能通过胺基氧化反应移除组蛋白的单甲基化和二甲基化（me1/me2）的赖氨酸残基。第二个家族，简称为JumonjiC(Jmjc)结构域去甲基化酶，用一种加氧酶机制去除单甲基、二甲基和三甲基化（me1/me2/me3）的赖氨酸残基。在人体中，有32种蛋白酶属于Jmjc结构域蛋白家族，其中，22种蛋白酶已经被证实在体内和体外都能使组蛋白赖氨酸残基去甲基化。根据序列的同源性和结构的相似性，这22种Jmjc结构域去甲基化酶能被分成7种功能上不同的亚家族（KDM2-8）。值得注意的是，Jmjc去甲基化酶的每个亚家族能抑制不同组蛋白赖氨酸残基的不同的特异底物。例如， KDM2亚家族特异地底物是H3K36me2/me1， KDM4亚家族底物是H3K9me3/me2和H3K36me3/me2，KDM5亚家族底物是H3K4me3/me2。通常，H3K4和H3K36标记与基因活化相关，H3K9和H3K27标记与基因抑制相关联。鉴于KDM2A底物的特异甲基标记和基因转录状态之间的相关性，KDMs的活化能导致不同转录和生物结果。大量的证据表明，在癌细胞中基因和表观遗传事件执行中是相互依存的。多种数据显示KDMs的基因改变和失调与乳腺癌相关。KDM4C基因，最初被命名为GASC1(基因扩增在鳞状细胞癌1)，是从食管癌细胞系的9p24扩增区域克隆的。我们之前的研究已证明KDM4C在侵袭性的基底细胞样型乳腺癌中显著地扩增和过表达并且具有致癌基因的作用。KDM5A在乳腺癌中也是扩增和过表达并且与药物抵抗表型相关。然而，这些KDMs在乳腺癌中的基因组变化、与临床预后的相关性及相关分子机制仍不明。相关知识的缺乏对开发新的治疗性抑制剂是一个重大的阻碍。新的治疗性抑制剂能选择性地靶向这些组蛋白修饰酶，而这可为不同乳腺癌类型的患者提供显著地益处。本研究综合了KDMs在乳腺癌中的基因组、临床和功能分析并确定了KDM2A中具有维持其恶性表型的亚型。方法和结果1．通过对TCGA数据库中976例乳腺癌标本中的24种KDMs进行了Meta分析，确定DNA拷贝数改变、mRNA表达水平、乳腺癌亚型和临床预后之间的相关性。结果显示与其他KDMs相比较，KDM2A和KDM5B以不依赖亚型的方式具有较高频率的基因扩增和过表达。KDM5B和KDM2A分别在HER2+过表达型和管腔B型乳腺癌中具有较高频率的基因扩增。另外，结果表明KDM2A的mRNA高表达与乳腺癌患者的较短生存期之间有显著地相关性。2．在乳腺癌细胞系中，我们通过比较基因组杂交阵列数据分析、qRT-PCR和Western Blot的方法发现KDM2A的短亚型在DNA，mRNA和蛋白水平上含量均多于其长亚型。另外，我们用MTT、软琼脂克隆实验、侵袭实验等证实在具有KDM2A过表达的ZR75-1和T47D乳腺癌细胞中沉默KDM2A后可抑制细胞的增殖，但在非致瘤性的永生化的乳腺上皮细胞MCF10A中沉默KDM2A反而促进细胞增殖，在没有KDM2A扩增和过表达的SUM52和SUM225细胞中沉默KDM2A对细胞生长没有明显地影响。3．KDM2A有两个亚型：长亚型和短亚型。我们用特异的siRNA转染乳腺癌细胞分别地沉默KDM2A的长亚型和短亚型。结果显示，KDM2A的短亚型具有维持乳腺癌恶性表型的作用，而长亚型没有这种作用。4．在乳腺癌细胞系ZR75-1中，沉默KDM2A后提取RNA后进行了RNA测序，并通过qRT-PCR验证，发现了几个KDM2A潜在的靶标基因如BRAF和FABP5。结论976例乳腺癌标本中KDM2A和KDM5B具有较高频率的基因扩增和过表达。KDM2A的拷贝数和mRNA表达之间具有显著正相关性，并且KDM2A的mRNA高表达与乳腺癌患者的较短生存期有显著地相关性。大部分乳腺癌中KDM2A的短亚型在DNA、mRNA和蛋白水平上含量均多于长亚型。 KDM2A短亚型具有维持乳腺癌恶性表型的作用。