SNX-2112调控UPR-IRE1信号通路对食管癌细胞凋亡的作用机制

The development of small molecular targeted drug has become the focus of esophageal cancer treatment. The applicant has been engaged in the anti-tumor mechanism research of SNX-2112, a novel Hsp90 inhibitor. In the previous study, we found that the inhibitory activity of SNX-2112 against esophageal cells was nearly 300 times higher than cisplatin. However, the suppression rate of xenograft tumor growth was only 45%, the sensitivity of which requires to be enhanced. Besides, several unfolded protein response proteins such as inositol-requiring enzyme 1 (IRE1) were down-regulated by SNX-2112. Small interfering RNA targeting IRE1 doubled the anti-esophageal activity of SNX-2112. Therefore, the efficacy of SNX-2112 enhanced by IRE1 inhibition might be a potent therapeutic strategy. Based on these findings, this project will further systematically investigate the function and molecular mechanism of IRE1 pathway regulated by SNX2112 in esophageal cancer cells. Using cell biology and cancer pharmacology experimental technologies, we intend to study the effect of SNX-2112 on the expression of IRE1 and IRE1-related proteins, identify the mechanism of SNX-2112-induced cell apoptosis after inhibition of IRE1, evaluate the anti-cancer activity, and explore the mechanism of SNX-2112 in combination with IRE1 inhibitor in vivo. Our study will provide significant insights into the mechanisms of SNX-2112-induced cell apoptosis enhanced by IRE1 inhibition.

小分子靶向药物是食管癌治疗的研究重点。申请者一直从事热休克蛋白Hsp90新型小分子抑制剂SNX-2112的抗肿瘤作用机制研究。前期研究发现SNX-2112：①抑制食管癌细胞的活性比顺铂高近300倍，但在裸鼠体内的抑瘤率仅为45%，仍需增强其敏感性；②可引起肌醇需求激酶1（IRE1）等非折叠蛋白反应（UPR）蛋白表达的下调；③siRNA干扰IRE1可使SNX-2112的活性翻倍。基于此，本题拟以抑制IRE1增强SNX-2112药效为切入点，采用细胞生物学、肿瘤药理学等手段：①证实SNX-2112可影响IRE1及其相关蛋白的表达；②抑制IRE1通路后，研究SNX-2112对细胞凋亡等作用机制的影响；③在裸鼠体内，SNX-2112与IRE1抑制剂联合用药，探讨IRE1通路在SNX-2112治疗食管癌中的作用机制。本课题将为阐明调控IRE1增强SNX-2112药效的作用机制提供科学依据。

药物治疗是食管癌晚期治疗的主要手段，Hsp90靶向药物为食管癌治疗带来希望，但我们前期的动物实验结果发现，Hsp90抑制剂SNX-2112在裸鼠体内抑瘤率比较低，仍需找寻增强其抗食管癌敏感性的策略。正常细胞并不处于积极的应激应答状态，非折叠蛋白应答（UPR） 通路保持静止，这种与肿瘤细胞之间的差异使UPR 成为癌症治疗的新突破口。UPR通路中最引人关注的是肌醇需求激酶1（IRE1），它是最保守的一个内质网应激（ERS）感受蛋白，是凋亡触发的重要开关。合理调控IRE1 活性，能够为肿瘤的治疗开辟新途径。.基于此，我们以IRE1通路作为切入点，深入研究其在SNX-2112抗食管癌中的作用，具体结果如下：（1）在多种肿瘤的临床数据中发现Hsp90在肿瘤组织中普遍高表达；（2）细胞实验发现，Hsp90抑制剂SNX-2112能够浓度依赖性地抑制食管癌细胞生长且活性比顺铂高出近300倍；诱导食管癌细胞周期阻滞于G2/M期；诱导Hsp90客户蛋白降解；通过降低Bcl-2/BAX的比例诱导食管癌细胞凋亡；（3）转录组测序分析SNX-2112作用于细胞后，差异基因具有2494个，近一半的差异基因与内质网相关（1097个）；SNX-2112能抑制内质网结构蛋白（Calnexin）、ER stress及UPR下游相关基因（HSPA5、CANX、ERP29、CALR、XBP1、DNAJB9、ATF4、ATF6、PDIA4等）及蛋白（PERK、p-eIF2α、IRE1、Bip等）的表达，尤其是IRE1支路；抑制食管癌细胞XBP1的剪切活化及下游RIDD（BLOC1S1、HGSNAT）、ERAD（EDEM1、EDEM2、EDEM3）等促细胞存活通路；（4）进一步干扰IRE1或联合IRE1抑制剂STF083010，能够增强SNX-2112对食管癌细胞的生长抑制作用；（5）在食管癌裸鼠移植瘤模型中，STF083010显著增强SNX-2112对肿瘤生长的抑制作用，并诱导肿瘤组织发生凋亡。在本文中，我们发现抑制IRE1能够显著增强SNX-2112体内外抗食管癌效果，表明SNX-2112可能通过抑制IRE1从而阻断其促细胞存活作用导致细胞凋亡。本研究初步建立了IRE1/XBP1与SNX-2112诱导食管癌细胞凋亡之间的联系，同时也说明IRE1/XBP1可能是增强Hsp90抑制剂抗食管癌效果的有效靶点。