局晚期非小细胞肺癌放疗耐受标志物筛选及分子机制研究

Radiation therapy has been a mainstay of modality for patients with local advanced non-small cell lung cancer. However, about 40%-50% of patients will die from the local recurrence after radiotherapy, thus radio-resistance is the main reason for the treatment failure. In our previous study, we found several potential biomarkers for radio-resistance using genomics, proteomics technologies based on the established radiation-resistant lung cancer cell lines. In this studies, we aim to identify the candidate molecules which differentiated expressed through analysis of circulating tumor DNA (ctDNA), circulating tumor cells (CTCs) and patient-derived allograft tumor model (PDX) before and post radiation therapy alone, and to establish a non-invasive predictive model of radio-resistance combined with the bioinformatics analysis of targets identified in our previous study and the related database.We also plan to conduct prospective clinical validation and explore the possible mechanism of potential targets for radio-resistanced either. Our study can not only help us to establish a non-invasive predictive molecular model of radio-resistance which has higher clinical feasibility, but also enrich the molecular mechanism of radio-resistance in local advanced non-small cell lung cancer. The success of this study can provide the basis for guiding the clinical personalized radiotherapy and reasonable comprehensive treatment in local advanced NSCLC.

放射治疗是肺癌综合治疗的重要组成部分，然而约40%-50%的患者在放疗后会出现局部肿瘤未控或复发，放射耐受是治疗失败的主要原因。在前期工作中，我们建立了放疗耐受肺癌细胞株，并利用基因组、蛋白组学技术进行了放疗耐受分子的初步筛选。在本项目中，我们将利用接受单纯放疗前后患者的循环肿瘤DNA（ctDNA）、循环肿瘤细胞（CTCs）和患者来源的异体移植瘤模型（PDX）等筛选差异表达的候选基因，结合前期基于放疗耐受细胞的分子筛选及相关数据库，建立基于液体活检可进行无创分析的放疗耐受预测模型并进行前瞻性验证；并分析潜在靶点介导放疗耐受的可能分子机制。通过本课题，不仅有助于建立无创的基于液体活检的肺癌放疗耐受的分子预测模型，而且可以丰富肺癌放疗耐受的分子机制理论，进而为指导肺癌综合治疗中临床放疗的选择和实施提供依据。

放射治疗是肺癌综合治疗的重要组成部分，然而约40-50%的患者在放疗后会出现局部未控或复发，放疗耐受是治疗失败的主要原因。在本项研究中，我们构建了4对非小细胞肺癌放疗耐受细胞细胞株，并利用基因组、蛋白质组学技术筛选出一系列放疗耐受标志物，并聚焦于SERPINE2，深入探讨了SERPINE2对肺癌放射增敏和DNA损伤的分子生物学调控过程。我们的研究发现，SERPINE2 缺乏会导致同源重组效率降低、细胞周期检查点的快速恢复以及迁移和侵袭的抑制。SERPINE2 敲低在 DNA 修复过程中抑制 p-ATM 和下游修复蛋白 RAD51 的积累，同时，敲低后过表达RAD51 可以恢复肺癌细胞中的 DNA 损伤和放射抗性表型。此外，SERPINE2 可以直接与 MRE11 和 ATM 相互作用，以促进其在 HR 介导的 DSB 修复中的磷酸化。且高 SERPINE2 表达与肺腺癌患者的较差生存率相关，而高血清 SERPINE2 浓度预示着非小细胞肺癌患者对放射治疗的反应较差。总之，我们不仅在 HR 介导的 DNA 损伤修复中发现了一种新的 MRN-SERPINE2-ATM-RAD51 通路，而且还提供了鼓励探索 SERPINE2 作为克服肺癌放射抗性的有希望的临床靶点的证据，为指导肺癌个体化临床放疗的选择和实施提供依据。此外，研究发现培美曲塞对放射性耐药细胞的疗效远低于亲代细胞，其作用机制是长期分割放疗显著下调叶酸受体α（FRα），从而减少培美曲塞在细胞内的蓄积。地西他滨通过间接调节途径有效地逆转了辐射抗性细胞中FRα表达的降低。我们设计了培美曲塞和地西他滨的联合疗法，并证明地西他滨激活FRα可在体外和异种移植物中使耐辐射的LUAD细胞对培美曲塞敏感。该研究提示对于获得性放射抵抗的肺腺癌患者，培美曲塞和地西他滨的联合应用将是今后临床有潜力的治疗模式。