Akt信号通路调控PARP抑制剂抗肿瘤活性的机制研究

Poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP1) inhibitors have shown promsing activity in treating cancers with homologous recombination defects. Mefaparib and Simmiparib which are 2 new PARP inhibitors developed by the applicant’s lab are currently under IND applications. Akt pathway initiates a cascade of phosphorylation events that ultimately control survival and proliferation, and is frequently deregulated in human cancer. Recent discoveries have shown that PARP1 inhibitors may treat some cancers with aberrant Akt signaling in addition to the relatively small proportion of cancers carrying BRCA mutations. This study will focus on the effects and mechanisms of the Akt pathway on the therapeutic effects of PARP inhibitors. The study may broaden the clinical applications for PARP inhibitors in some patient carring aberrant Akt activity.

PARP抑制剂是近年来备受关注的治疗同源重组缺陷肿瘤病人的高选择性药物。申请人所在的研究组研发的两种具有自主知识产权的新型PARP抑制剂美呋哌瑞和希明哌瑞正在申报临床试验。Akt级联信号通路调控着细胞增殖和细胞存活，在许多恶性肿瘤中异常活化；前期研究提示PARP抑制剂可能对部分Akt通路异常激活的肿瘤具有杀伤作用。本项目拟研究不同通路导致的Akt异常活化与PARP抑制剂敏感性的相关性，并深入探索Akt信号通路调控PARP1介导的DNA修复的具体机制。本项目将阐明Akt通路对PARP抑制剂敏感性关系及作用机制，为PARP抑制剂治疗部分Akt异常活化肿瘤病人的临床应用提供依据。

PTEN的异常表达导致了AKT信号通路在肿瘤细胞中发生异常激活，如PTEN在神经胶质瘤中的突变频率高达70%。研究报道，PTEN缺陷细胞对PARP抑制剂敏感，但是迄今为止，还没有关于PTEN突变肿瘤如何对PARP抑制剂发生耐药的报道。. 本研究首先证明，除PTEN外，AKT信号通路的关键基因如AKT、INPP4B、或PHLPP1的敲除对PARP抑制剂的药效无显著影响。随后，我们选用PTEN缺陷的人神经胶质瘤U251细胞，分别构建了PARP抑制剂奥拉帕尼、他拉唑帕利和希明哌瑞的耐药细胞，命名为U251/OP, U251/TP和U251/SP。 所建的耐药株均对PARP抑制剂显示一致性的耐药性；对13种细胞毒类药物显示出差异耐药性；均对阿糖胞苷（Ara-C）具有较高水平的交叉耐药。机制方面，我们证明53BP1表达下调是耐药细胞对PARP抑制剂的重要共同分子机制，而与靶点PARP1，PTEN突变和P-gp过表达无关；同时证明脱氧核糖核苷酸三磷酸水解酶(SAMHD1)过表达是耐药细胞对Ara-C的耐药分子机制。. 综上，本研究首次建立了PTEN缺陷的PARP抑制剂耐药细胞，并阐明了其对PARP1抑制剂的耐药特性和对临床常用细胞毒类抗肿瘤药物独特的交叉耐药性；首次揭示了53BP1的表达下调是PTEN缺陷的PARP抑制剂耐药细胞的重要共同耐药机制之一；首次发现了SAMHD1可以作为PARP1抑制剂耐药的潜在生物标志物。以上发现丰富了PARP抑制剂的认识，为临床有效防治PARP抑制剂耐药肿瘤奠定了基础。