组蛋白去乙酰化酶抑制剂对肺癌放射增敏分子机制研究

To screen new radiotherapy sensitization agents and discover the moleculor mechanisms is one of the directions of modern radiation oncology rearch.We have made several observations that histone deacetylases inhibitors (HDI) drugs significantly increased apoptotic response and corresponding radiosensitivities in certain cancer cells (including lung cancer) in vitro and in vivo. While high dose of HDI induced apoptosis directly in most of cancer cells, the enhanced apoptotic responses to irradiation by low doses of HDI seems to be dependent on nuclear-independent p53 activities. Acetylations of wild-type p53 and certain mutant p53 proteins regulate a direct apoptosis induction at mitochondria. In this study,we will characterize the detailed molecular features of the posttranslational acetylation of p53 and its role in mitochondrial p53 localization, interactions with Bcl-2 family proteins, and promoting radiation-induced apoptosis; and identify the HAT and HDAC activities involved in HDI-enhancement of IR-induced apoptosis in Lung cancer. To determine the mutation spectrum of p53, based on p53 mutation profile associated with tobacco-smoking, as molecular targets mediating HDI-enhanced radiosensitition in lung cancer treatment and to evaluate the potential clinical applicability of p53 as a molecular target for HDAC inhibitor-mediated radiosensitizers in lung cancer treatment in mouse models.

筛选新的放射增敏剂，同时阐明其分子机制是目前现代肿瘤放射治疗学研究的方向之一。我们前期工作发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDI)在肺癌的体内外实验中均能显著增加凋亡反应和放射敏感性；高剂量HDI能直接诱导肿瘤细胞凋亡，低剂量HDI 能增加放射诱导的凋亡反应并依赖于核非依赖性P53 活性；野生型P53 和某些突变P53 蛋白的乙酰化在线粒体中直接调节凋亡反应。本项目我们将在前期研究的基础上进一步明确HDI 增强肺癌细胞对放射线的凋亡反应中p53 和Bcl-2 家族成员之间的相互关系；确定HDI 增强放射诱导的凋亡中组蛋白去乙酰化酶和组蛋白乙酰转移酶的作用，以及胞内的关键乙酰化和去乙酰化事件；确定HDI 增强放射诱导肺癌细胞凋亡所需的p53 序列和突变谱；评价在大鼠肺癌模型中将p53 作为分子靶点用于组蛋白去乙酰化酶抑制剂介导的放射增敏中的临床应用潜力。

肺癌在全世界范围内是恶性肿瘤相关性死亡的首位病因，每年有超过50万的新发病例，其中大约80%是非小细胞肺癌（NSCLC）。尽管近年来肺癌综合治疗手段不断发展，然而NSCLC的总体疗效仍然不尽如人意。.近年来，研究表明组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACIs）有着较好的抗肿瘤应用前景，研究进一步显示HDACIs有希望用于联合传统放、化疗等治疗手段，提高肺癌放、化疗敏感性。本项目研究发现HDACIs类药物辛二酰苯胺异羟肟酸（SAHA）对于携带某些突变p53的H1299细胞具有放射增敏作用：野生型p53基因具有介导SAHA放疗增敏的作用，p53R175H和p53P223L突变位点可能具有通过线粒体凋亡机制介导SAHA放疗增敏的潜能，敏感位点在K120位点突变为120R的情况下有可能失去该增敏作用。目前我们将已有实验结果通过生物信息工程模拟出p53基因与Tip60、SIRT1和Bax相互作用的模型，后续将在多次验证后建立一个能够指导SAHA用药的生物模型，预测p53介导SAHA对肺癌放疗增敏的敏感突变位点，作为临床药物治疗的筛选依据。.肿瘤干细胞具有自我更新能力、侵袭性强、易于转移等特点，在恶性肿瘤放、化疗耐药中扮演着重要的角色，既往研究表明HDACIs有望成为这部分细胞的治疗药物，SAHA诱导干细胞分化能否转化为对放化疗的增敏是临床关注的热点。本项目研究发现SAHA明显降低了高侵袭性肺癌细胞的侵袭性，并且对放疗、化疗药物顺铂、紫杉醇、多西他赛等临床常用治疗手段均有增效作用（p＜0.05），值得进一步研究其作为干细胞治疗抵抗逆转药物。此外，本研究证明了SAHA对顺铂联合放疗具有增敏效应，其可能机制是SAHA和顺铂可分别抑制或影响DNA损伤修复机制中的HDR和NHEJ通路及相应的蛋白，延缓顺铂处理后肺癌细胞中DNA损伤的修复，并增强细胞对放疗的敏感性。