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肉瘤,包括软组织肉瘤（Soft tissue sarcoma,STS）和骨肉瘤,是最致命的实体肿瘤之一,且具有较高的异质性。传统的治疗方法作用极其有限。并且,不当的治疗可能与肉瘤复发和转移紧密相关。新兴的治疗策略,如靶向治疗和免疫治疗,正在彻底改变晚期肿瘤病人的治疗方案,并为癌症治疗提供一个新的方向。然而,大量的研究结果表明,靶向基因突变的药物和免疫治疗的效果因人而异,有些病人甚至还会出现一系列的副作用。此效应与肿瘤的异质性紧密相关。因此,更好地了解肉瘤发生的机制极为迫切。基因突变是肿瘤发生至关重要的因素。不同的肿瘤存在不同的基因突变,甚至是相同基因的不同突变位点。肉瘤中同样存在着很多的基因突变,包括PTPN11（Protein tyrosine phosphatase non-receptor type 11）。PTPN11作为一种致癌基因,参与了多种肿瘤的发生发展。PTPN11编码非受体蛋白酪氨酸磷酸酶SHP2。SHP2可激活下游的RAS/ERK信号通路,从而调控细胞增殖和分化。激活突变的SHP2可持续激活RAS/ERK信号通路,调控细胞恶性增殖。另外,SHP2也参与调控线粒体功能,包括代谢与活性氧的产生,但是其机制不明。最近的研究表明,横纹肌肉瘤组织中也出现了PTPN11功能获得性突变。然而,PTPN11在肉瘤发生中的作用及其机制尚不清楚。另外,PTPN11与具有致癌作用的活性氧自由基（Reactive oxygen species,ROS）的产生紧密相关,但是肉瘤发生时,PTPN11与ROS之间的相互作用当前并不可知。细胞或动物模型是探究肿瘤发生发展机制的重要载体。建立适当的肉瘤模型对于探究其发病机理以及药物的开发是至关重要的。永生化的人来源的肉瘤细胞不能完全表现出从发生到发展的致瘤信号通路的动态变化,甚至由于异种微环境（例如将人源肿瘤细胞系接种进入小鼠体内实验）而产生令人困惑的结果。另外,肉瘤的动物模型经常伴发其他肿瘤,在临床前治疗中评估药物疗效的价值有限。间充质干细胞是一种成体干细胞,具有自我更新以及多向分化潜能。一般认为可分化为骨细胞,软骨细胞,脂肪细胞和骨骼肌细胞。同时,间充质干细胞也是肉瘤的细胞起源。致癌基因敲入或者抑癌基因的缺失,都会导致间充质干细胞的恶性转化。另外,不同的癌基因突变影响着间充质干细胞恶性转化后形成的肉瘤亚型与恶性程度。因此,建立间充质干细胞来源的肉瘤细胞模型对于剖析肉瘤发生发展的机制和治疗策略的革新有相当价值。本课题采用小鼠间充质干细胞模型去探究Ptpn11激活突变是否诱导间充质干细胞恶性转化,并探究是否通过调控线粒体功能来实现恶性转化,从而为Ptpn11相关肿瘤,尤其是肉瘤的治疗提供新的视角。目的:研究Ptpn11E76K/+激活突变的小鼠间充质干细胞是否会发生恶性转化并探讨其潜在的分子机制。方法:分离Mx1-Cre;Ptpn11E76K/+与Mx1-Cre;Ptpn11+/+转基因小鼠密质骨与骨髓中的间充质干细胞,并通过流式细胞术,成骨分化等实验鉴定间充质干细胞纯度。通过Ki-67染色检测间充质干细胞的增殖能力。通过软琼脂集落实验以及裸鼠成瘤实验检测间充质干细胞非锚定生长能力和恶性转化。通过蛋白质质谱分析,Seahorse代谢实验,ATP检测实验,ROS检测实验,免疫荧光,线粒体膜电位检测实验,Glucose摄取实验,谷氨酸/支链氨基酸含量检测实验,以及线粒体复合物活性检测实验来探究间充质干细胞恶性转化线粒体相关功能改变。通过免疫荧光与免疫印迹法检测代谢相关分子,线粒体复合物以及免疫检查点分子的表达。通过腹腔注射小分子抑制剂或者静脉注射免疫检查点分子中和抗体来验证靶分子与肉瘤发生的因果关系。通过免疫组化与流式细胞术检测肉瘤组织和荷瘤小鼠外周血中免疫细胞的数量与比例。结果:1、WT以及Ptpn11E76K/+突变的间充质干细胞都表达CD140a,CD150和CD90,且皆具有成骨和成脂分化能力。2、Ptpn11E76K/+突变的间充质干细胞较WT间充质干细胞拥有更强的增殖能力以及成脂分化能力。3、Ptpn11E76K/+突变的间充质干细胞能发生恶性转化,并能起始软组织肉瘤形成。4、Ptpn11E76K/+突变的间充质干细胞较WT间充质干细胞伴随线粒体代谢亢进和ROS产生过多。5、Ptpn11E76K/+突变的间充质干细胞较WT间充质干细胞具有较低的免疫调控相关分子表达。6、Ptpn11E76K/+突变的间充质干细胞种的m TOR和ERK信号通路,较WT间充质干细胞活性更高。7、SHP2E76K与线粒体复合物1和3结合减少。8、抑制线粒体复合物1和3活性能够有效抑制Ptpn11E76K/+诱导的肉瘤形成。9、抗氧化剂促进Ptpn11E76K/+诱导的肉瘤形成。10、抗氧化剂能够增强Ptpn11E76K/+诱导的肉瘤免疫抑制微环境。11、抗氧化剂促进Ptpn11激活突变的间充质干细胞分泌Hedgehog。12、Hedgehog促进Ptpn11E76K/+诱导的肉瘤免疫微环境中抑制性免疫检查点分子表达。结论:1、Ptpn11激活突变的间充质干细胞能发生恶性转化并形成软组织肉瘤。2、激活突变的Ptpn11调控线粒体功能异常,促进间充质干细胞恶性转化。3、抗氧化剂促进Ptpn11激活突变的间充质干细胞分泌Hedgehog,增强免疫微环境,最终加速肉瘤形成。