PDE4D影响肺癌厄洛替尼耐药性的分子机制研究

Erlotinib is a fist-line drug of lung cancer therapy. Erlotinib resistance significantly affects the therapeutic efficacy. In our primary study, we found that the expression of PDE4D was upregulated in erlotinib-resistant cells by RNA sequencing. Changing the expression of PDE4D affects the sensitivity of lung cancer cells to erlotinib. These results indicated that the PDE4D is an erlotinib resistance-related gene. Erlotinib failed to inhibit Ras signaling when NF1 levels were reduced in lung cancer. We found PDE4D could regulate the expression of NF1 in our primary study. To fully understand the mechanism of PDE4D involved in erlotinib resistance, further investigations will be undertaken. We will use cells and mouse model to explore the effects of PDE4D on erlotinib resistance; and to elucidate how PDE4D regulates its downstream targets related drug resistance, especially NF1, and thus confers resistance of lung cancer cells to erlotinib. The findings of this study will provide new evidences on drug resistance research and may suggest novel targets for overcoming drug resistance.

厄洛替尼是肺癌临床治疗的一线药物，但耐药性的产生阻碍了对肺癌的治疗效果。我们前期研究中获得了肺癌厄洛替尼耐药细胞株，对其进行转录组测序发现PDE4D表达上调，而改变PDE4D的表达可影响肺癌细胞对厄洛替尼的敏感性，说明PDE4D基因是肺癌厄洛替尼耐药性的相关基因。NF1可通过改变Ras活性来影响肺癌细胞的耐药，而我们发现PDE4D可以调控NF1表达。本项目拟利用肺癌厄洛替尼耐药细胞株，在细胞和动物水平上进一步确认PED4D对肺癌厄洛替尼耐药性的影响，调查PDE4D如何通过自身表达变化实现对耐药相关靶基因特别是NF1的调控，最终阐明PDE4D影响肺癌厄洛替尼耐药性的分子机制。本项目研究结果既可为肺癌耐药性研究提供新的理论依据，也为逆转肿瘤耐药提供新靶点。

肺癌是发病率最高的恶性肿瘤之一。近年来，以厄洛替尼（erlotinib）为代表的分子靶向治疗逐渐成为肺癌治疗的热点，然而大多数患者用药后会发生不同程度的耐药现象，导致后期治疗失效。磷酸二酯酶4D（phosphodiesterase 4D，PDE4D）是核苷酸磷酸二酯酶超家族的成员之一，能选择性调节细胞内第二信使环腺苷酸（cAMP）水平，进而影响细胞代谢和细胞行为，甚至基因的表达。PDE4D对肿瘤的形成和生长具有重要影响，但其在肺癌中的功能尚不清楚。对之前建立的2个肺癌厄洛替尼耐药细胞株测序发现，PDE4D在耐药细胞株中高表达，干扰抑制PDE4D导致肺癌细胞对厄洛替尼的敏感性显著增强。PDE4D的作用蛋白——PDE4DIP是一个中心体/高尔基体蛋白，我们进一步研究发现敲减PDE4DIP能通过PKA通路诱导细胞凋亡和G1-S期阻滞，抑制肺癌生长。PDE4DIP能与PKA RⅡα相互作用，将其锚定在高尔基体上。敲减PDE4DIP使高尔基体上的PKA RⅡα水平下调，从而促进PKA Cα亚基释放，激活PKA通路。临床样本分析也表明PDE4DIP在人肺癌组织中表达上调，并与预后呈负相关。我们的上述结果为治疗肺癌提供了新靶点，对肺癌的基础研究和临床治疗均具有重要意义（相关SCI论文正在投稿过程中）。研究工作中，我们还发现了RSPO2的新功能，证实了RSPO2能够通过调控非经典Wnt5a/Fzd7信号通路抑制肿瘤的转移（Cancer Letters，2017）。利用部分经费，我们还对研究中筛选到的靶点基因ATM的功能展开了研究，揭示了ATM在肠癌生长中并非起到之前广泛认同的抑癌基因的作用，而是发挥促癌基因的功能。ATM通过B56γ2影响PP2A介导的Chk1/p53/p21/CD44信号通路，从而影响肿瘤生长和转移（Cancer Letters，2017）。