黄腐酚通过靶向AKT抑制食管鳞癌的分子作用机制研究

Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is one of the most aggressive squamous cell carcinomas with high incidence and short five-year survival period. Natural compound which can treat or prevent ESCC has become a hot spot of research. Xanthohumol (XN) is a prenylflavonoids molecule. Although XN showed inhibition in many cancer models, the exact target and mechanism are still unclear. Our previous studies found that XN inhibited the growth of ESCC cell lines, induced esophageal cancer cell apoptosis and cell cycle arrest. The targets are screened by kinase profile assay. The promising target is confirmed by in vitro pull-down assay and kinase assay. We found an inhibition of XN against AKT kinase activity which suggesting its potential target. The aim of this project is to investigate 1) the relationship between AKT activity and ESCC proliferation; 2) Whether XN inhibited ESCC cells proliferation by suppressing AKT activity; 3) How XN inhibited ESCC proliferation by inhibiting AKT activity and what kind of regulation XN involved in.

食管鳞癌是一种极具侵袭性的恶性肿瘤，发病率高，五年生存期短。研究具有治疗或预防作用的化合物是目前食管癌研究的热点。黄腐酚是一种异戊二烯黄酮，尽管黄腐酚对多种肿瘤表现出抑制作用，然而其作用靶点及作用机制尚不明确。本课题组前期研究发现，黄腐酚能够抑制食管鳞癌细胞的生长、促进食管鳞癌细胞的凋亡，并对其细胞周期具有一定的阻滞作用。另外，经激酶高通量初步筛选靶点、体外pull-down及激酶实验验证靶点，发现黄腐酚能够抑制AKT激酶活性，预示可能是其作用靶点。本项目拟研究AKT作为黄腐酚的潜在靶点，对食管癌的增殖起什么样的作用？黄腐酚是否通过对AKT激酶的抑制从而抑制食管鳞癌的发生及发展？黄腐酚是怎样通过对AKT激酶的抑制阻碍食管鳞癌的增殖？涉及了哪些AKT相关信号通路网的调控？

食管癌是全球癌症致死率较高的癌症之一，它与 AKT 信号通路的异常激活有关。 据报道，黄腐酚是一种异戊二烯黄酮，具有抗糖尿病、抗炎和抗癌活性，已投入临床实验。 然而，其化学预防或化学治疗作用的潜在机制仍不明确。 在本研究中，我们发现黄腐酚直接靶向AKT1/2激酶而抑制食管鳞状细胞癌。 我们发现黄腐酚通过ATP 竞争方式抑制 AKT 激酶活性，这在计算对接模型中得到证实。 食管鳞癌细胞系KYSE70、450 和 510 中AKT高表达，并且 AKT1/2 的敲低抑制了这些细胞的增殖。用黄腐酚处理可抑制食管鳞癌细胞生长，并诱导细胞凋亡和细胞周期G1期阻滞。黄腐酚能降低 cyclin D1 的表达并增加剪切的 caspase-3、-7 和 -PARP 以及 Bax、Bim 和细胞色素 c 的水平。黄腐酚还下调了 AKT 信号通路下游靶标，如：糖原合酶激酶 3 β （GSK3β）、哺乳动物雷帕霉素靶点 （mTOR）和核糖体蛋白 S6（S6K）的表达。 此外，黄腐酚降低了高表达 AKT 的病人来源的异种移植肿瘤模型（PDX）的肿瘤体积和肿瘤重量，但对体内 AKT 低表达的 PDX抑制效果较弱。 激酶阵列实验结果显示黄腐酚处理降低了食管鳞癌细胞系和 PDX 模型中的磷酸化 p27的表达。 总之，我们的数据表明黄腐酚对食管鳞癌肿瘤生长的抑制作用是由靶向 AKT 激酶引起的。 这些结果为黄腐酚的临床转化提供了重要依据。