β-受体拮抗剂对曲妥珠单抗的增效作用及其机制研究

Trastuzumab is a humanized monoclonal antibody targeting human epidermal growth factor receptor 2(Her2), which combined with chemotherapy drugs could significantly improve survival of patients. However, trastuzumab resistance severely limits its curative effect and clinical application. In our study supported by Natural Science Foundation of China, we found that the level of β2-adrenergic receptor (β2-AR) negatively correlated with the efficacy of trastuzumab and the β2-AR activation induced resistance of Her2 positive breast cancer cells to trastuzumab. Based on the above data, we propose inhibition of β2-AR activation could increase anti-tumor activity of trastuzumab. β-blocker has been widely used in clinic for its efficacy, safety and low costs. The clinical application value of β-blocker in breast carcinoma depends on the effect of β-blocker on improving the efficacy of trastuzumab. The aim of this study is to explore the feasibility of potentiating the anti-tumor response of trastuzumab by β-blocker, through in vivo/in vitro experiments and clinical research. In order to identify critical signaling pathways involving trastuzumab resistance induced by β-AR activation, we use Genome-Scale CRISPR Knock-Out (GeCKO) v2.0 pooled libraries and Human Gene Expression Microarray doing genome-wide screening experiments. Finally, these signaling pathways are verified with experiments. The study will clarify the genotype of the patients who are suitable to be treated with β-blocker + trastuzumab and improve the current paradigm of personalized Her2 positive breast cancer therapy.

靶向Her2的治疗性抗体曲妥珠单抗用于治疗Her2阳性乳腺癌取得成功，但耐药成为制约其疗效的关键问题。申请人在开展国家自然基金青年项目时发现：β2肾上腺素能受体（β2-AR）表达水平与曲妥珠单抗疗效呈负相关。β2-AR信号激活诱导乳腺癌细胞对曲妥珠单抗产生抗性。基于此，我们推测阻断β-AR信号可能增强曲妥珠单抗抑瘤活性。β-受体拮抗剂临床应用多年，安全方便，价格低廉，如被证实可以提高曲妥珠单抗治疗效果，将有很大的临床实用价值。本研究拟通过体内外实验，结合临床资料回顾性和前瞻性研究，探讨β-受体拮抗剂协同增强曲妥珠单抗抑瘤效应的可行性；同时应用CRISPR文库和基因表达谱芯片在全基因组范围内筛选β-AR信号激活干扰曲妥珠单抗疗效过程中发挥关键作用的信号网络，并对其进行功能验证。明确适用β-AR拮抗剂+曲妥珠单抗联合治疗的患者的基因分型，为实现乳腺癌的个体化治疗提供理论依据。

Lapatinib是Her2和EGFR酪氨酸激酶的双重抑制剂，用于治疗 Her2 阳性肿瘤。临床数据显示，约有20%-30%的乳腺癌患者存在Her2基因的过表达，约有20%的胃癌患者存在Her2基因的扩增和蛋白过表达。目前，靶向Her2的治疗性抗体曲妥珠单抗是乳腺癌临床治疗的一线用药，但耐药成为制约其临床疗效的关键问题。同样，在胃癌中开展的一系列Lapatinib临床前研究结果显示：Lapatinib不能显著延长Her2阳性患者的生存期，并且在部分获得疾病控制的患者中，又会出现病情的快速进展。因此，尽管分子靶向治疗能够改善部分患者的总生存期，但是耐药仍成为限制其临床效果和预后的关键因素。. 随着高通量测序技术的快速发展，使得从整体、宏观探究某一生物学现象背后的分子信号网络成为可能。在本次研究中，我们运用GeCKO文库结合基因表达谱芯片技术，在全基因组范围内高通量筛选与Lapatinib耐药相关的关键分子。研究发现，POLA1和PDPN可能在Her2阳性细胞Lapatinib耐药过程中发挥重要作用。POLA1表达下调及PDPN表达的异常升高，均可降低细胞对Lapatinib的反应性，诱导细胞Lapatinib抵抗。特别是作为I型跨膜受体的PDPN，其高表达不但可以影响细胞本身对Lapatinib的敏感性，还作为膜受体与邻近细胞膜上的特异性配体结合，导致耐药性在肿瘤细胞之间传播。该发现为提高Lapatinib的临床治疗效果克服耐药，提供了可靠的分子靶标。。. 绝大多数肿瘤病人均承受不同程度的精神心理压力，而长期处于慢性应激状态。此时，交感神经系统及下丘脑-垂体-肾上腺轴兴奋，导致儿茶酚胺释放，激活β肾上腺素能受体（β-AR）信号，从而引发一系列细胞生命活动的改变。本课题前期研究发现，β2-AR信号激活可拮抗曲妥珠单抗抑瘤效应，诱导乳腺癌细胞耐药。本次研究揭示了β2-AR信号介导耐药的新机制—即通过活化γ-分泌酶，诱导Her2切割，Her2胞外段脱落、胞内段核易位，最终导致Lapatinib脱靶，肿瘤细胞耐药。因此，阻断β2-AR信号同样可能成为逆转Lapatinib耐药的候选治疗策略。. 本研究对于改善Lapatinib的疗效、预测Lapatinib的敏感性具有重要意义，也为新型靶向治疗药物的研发、建立Her2阳性肿瘤个体化治疗方案提供了理论依据