Wnt/β-catenin信号通路在甾体类新药NSC67657诱导急性髓系白血病HL60细胞单核系分化中的机制研究

NSC67657, which could effectively induce acute myeloid leukemia HL60 cells into monocytic differentiation, is a new steroidal drug firstly reported by National Cancer Institute(NCI).In order to find the mechanism of drug induction, the comparative proteome technology was employed to screen out proteins which differentially expressed during cellular differentiation in the former work.From the experiments,β-catenin interacting protein ICAT was found to be elevated after drug treatment,and its overexpression could enhance the sensity of HL60 cells when they were treated by NSC67657. ICAT is an regulator in the Wnt/β-catenin signaling pathway by competitively binding with β-catenin and inhibits the downstream activation of genes which are important in cellular proliferation and differentiation. Whether Wnt/β-catenin signal pathway plays the key role in HL60 cells monocytic differentiation induced by NSC67657 is still unclear. This study will discuss the role of Wnt/β-catenin in NSC67657 induced differentiation and that would supply proofs for tumor gene target therapy, and provide basis for new anticancer drugs development.

NSC67657是美国癌症研究中心（NCI）研发的甾体类抗癌新药，能够高效诱导急性髓系白血病HL60细胞向单核系分化。为了探讨药物诱导细胞分化的作用机制，课题组前期采用比较蛋白质组学技术对细胞分化前后的差异表达蛋白进行筛选，并发现β-catenin相关蛋白ICAT在细胞单核系分化中表达升高，且能够促进HL60细胞对药物作用的敏感性。ICAT蛋白作为Wnt/β-catenin信号通路的调节子，能够竞争性结合β-catenin，而抑制Wnt/β-catenin信号通路下游靶基因的激活，对细胞的增殖、分化起到调节作用。NSC67657是否以Wnt/β-catenin信号通路为作用靶点诱导HL60细胞分化还不清楚。本研究对Wnt/β-catenin信号通路在NSC67657诱导细胞分化作用机制进行探讨，其成果将为肿瘤基因靶向治疗提供依据，并对后续抗癌新药的开发与应用奠定基础。

甾醇类新药（编号：NSC67657）是2006年由美国癌症研究中心首次报道的高效单核系分化诱导剂。前期课题组采用比较蛋白质组学技术，筛选发现NSC67657诱导急性髓系白血病HL60细胞单核系分化，可以特异性上调β-catenin相关蛋白1（ICAT）的表达，该蛋白在Wnt/β-catenin信号通路中的关键作用搭建了NSC676567与急性髓系白血病逆转之间的桥梁。在本课题研究中，课题组发现药物诱导细胞分化的同时，Wnt信号通路的下游靶点TCF-1，cyclin D1和c-Jun表达下调。为了明确ICAT在HL60细胞中是否参与了Wnt信号通路的调节，我们首次验证HL60细胞中ICAT/β-catenin蛋白的相互作用，并在药物诱导细胞分化的同时，显示二者作用增加的趋势。有趣的是，β-catenin蛋白表达无明显差异，但在细胞核内表达显著下调，呈现胞浆聚集的状态，说明NSC67657不是通过β-catenin讲解下调Wnt信号通路下游靶点的表达，且NSC67657可能抑制β-catenin的核转位，导致β-catenin不能与TCF/LEF家族蛋白结合而转录激活下游靶蛋白。课题组通过电穿孔转染技术外源性高表达ICAT和慢病毒感染技术沉默ICAT基因，发现Wnt信号通路下游靶蛋白表达存在反响波动，且直接影响了细胞对药物作用的敏感性，说明在药物诱导的细胞分化中ICAT蛋白参与了Wnt信号通路的调节。为了更充分的证实Wnt信号通路在NSC67657诱导的细胞分化作用，我们采用Wnt信号通路激活和抑制剂，分别激活和抑制HL60细胞的Wnt信号通路，再用药物作用细胞，同样发现HL60细胞对NSC67657作用敏感性发生改变，说明Wnt信号通路确实参与了药物诱导的细胞分化，但没有起到关键作用，因为无论外源性上调ICAT蛋白表达还是抑制Wnt信号通路，HL60细胞仍有部分分化，只是分化效率大大减低。.以上研究证实了ICAT与Wnt信号通路在药物诱导HL60细胞分化中的作用，但仍不能肯定ICAT在细胞分化中是唯一影响Wnt信号通路的因素，这需要后续研究的证实，但二者确实参与了NSC67657诱导的高效分化过程，二者可能成为今后的化疗药物靶点，在提高化疗药物疗效方面发挥作用。