STAT3抑制剂通过调控HECTD3转录活性改善卵巢癌化疗抵抗及机制研究

Chemoresistance is the leading obstacle in ovarian cancer treatment failure, so it is urgent to find new drug targets and therapeutic models. The previous study by the applicant found that the high expression of a novel E3 ubiquitin ligase HECTD3 is closely related to platinum-resistance in ovarian cancer, and down-regulation of HECTD3 makes ovarian cancer cells sensitive to platinum treatment. More importantly, the transcription factor STAT3 was found to directly regulate the transcriptional activity of HECTD3. It is suggested that the STAT3-HECTD3 signal axis may improve chem-resistance in ovarian cancer. Due to bypass activation, targeted drugs have limited therapeutic effects by blocking the STAT3 upstream signaling pathway. Therefore, on the basis of the study above, a scientific hypothesis that targeting STAT3 and its downstream HECTD3 has important value and potential in the treatment for ovarian cancer is proposed. WP1066 is a novel targeted drug that directly inhibits the activity of STAT3. Firstly, this study will evaluate the sensitization effect of WP1066 on platinum therapy in the drug-resistant cell model and patient-derived xenograft model of ovarian cancer, and carry out preliminary pharmacodynamic studies, then explore the key signaling pathway of WP1066 through RNA-Seq and proteome analysis. Finally, a new therapeutic strategy for STAT3 inhibitors to improve chemoresistance in ovarian cancer is described.

化疗抵抗是卵巢癌治疗失败的首要难题，亟待寻找新的药物靶点及治疗模式。申请人前期研究发现一种新型E3泛素连接酶HECTD3高表达与卵巢癌铂类耐药密切相关，且HECTD3表达降低可增加卵巢癌对卡铂治疗的敏感性。更重要的是发现转录因子STAT3可直接调节HECTD3的转录活性。提示抑制STAT3-HECTD3轴有可能改善卵巢癌化疗抵抗。由于存在旁路及反馈激活，导致靶向阻断STAT3上游信号通路的治疗效果有限。基于上述研究基础，创新性提出靶向抑制STAT3及其下游HECTD3在卵巢癌化疗抵抗中具有重要价值和潜力。WP1066是直接抑制STAT3活性的新型靶向药物。本课题首先在卵巢癌耐药细胞模型及PDX模型中评价WP1066对铂类治疗的增敏效果，并初步进行药效动力学研究；其次，通过RNA-Seq与蛋白质谱分析确定该药影响的关键信号通路；最后阐述STAT3抑制剂为改善卵巢癌化疗抵抗提供的新的治疗策略。

卵巢癌是妇科肿瘤中死亡率最高的疾病，在我国发病率及死亡率均缓慢升高，患者5年生存率长期无明显改善。耐药的发生是卵巢治疗失败的主要瓶颈问题。铂类药物是卵巢癌化疗的基石，但多数患者或早或晚终将发展为铂耐药。PARP抑制剂（PARPi）是首个改变卵巢癌治疗模式并提高患者总生存的靶向药物，但PARPi维持治疗仍不能避免肿瘤复发，且与铂类药物均通过影响DNA稳定性发挥抗肿瘤作用，存在交叉耐药。充分发挥铂类药物及PARPi的抗肿瘤作用并克服继发和交叉耐药，是临床亟需解决的痛点。转录因子STAT3的异常表达常见于卵巢癌细胞及临床肿瘤组织中。持续激活的STAT3可以增强细胞增殖、存活、侵袭、肿瘤干性特征、血管生成和耐药性，促使STAT3成为卵巢癌靶向治疗具有有很大潜力的靶点。抑制STAT3激活成为近年来卵巢癌基础及转化研究的新兴领域。.本项目研究发现STAT3与E3泛素连接酶HECTD3在铂耐药卵巢癌中高表达，且与较差的预后相关，进一步研究验证STAT3可直接调控HECTD3的转录活性。体内外研究均提示STAT3抑制剂联合卡铂可改善卵巢癌铂耐药。此外，我们构建了卵巢癌PARPi耐药细胞系，并筛选发现转录因子FoxO1表达上调。进一步体外研究显示PARPi激活FoxO1依赖其上游STAT3的磷酸化水平。肿瘤组织中亦发现STAT3及FoxO1高表达与PARPi维持治疗获益时间较短相关。经高通量分析挖掘，发现当FoxO1激活后其下游DDR通路活性显著增强，肿瘤细胞DNA损伤修复能力的恢复可同时影响PARPi和铂的敏感性。因此，本研究提示STAT3转录激活可通过不同机制参与卵巢癌铂及PARPi耐药，而抑制STAT3可协同增强二者治疗效果。迄今为止，仅有几种直接或间接靶向STAT3信号通路的天然或合成小分子抑制剂。部分抑制剂在体外化疗联合使用时具有明显的协同作用和毒性，但在异种移植等体内研究中却表现出极小的抗肿瘤活性，限制了STAT3抑制剂的转化应用。我们经体外筛选获得的STAT3抑制剂WP1066在耐药PDX模型中均可有效改善卡铂及尼拉帕利（PARPi）的敏感性，且小鼠耐受良好，为后续进一步机制研究和向临床转化奠定了理论基础。