溴结构域蛋白4（BRD4）通过NOXA调控骨肉瘤细胞凋亡的机制研究

Osteosarcoma (OS) is the most common primary tumor of bone and predominantly affects children and adolescents. It has been shown that apoptosis-resistance is a major reason for hindering efforts to defeat OS. Therefore, elucidating the mechanism underlying apoptosis-resistance is of great significance to improve the therapeutic effect. Recent studies demonstrated that epigenetic protein BRD4 is highly expressed in OS and is an important “driver” in the process of carcinogenesis and progression of osteosarcoma. In our preliminary study, we observed that chemical degradation of BRD4 leads to upregulation of proapoptotic NOXA and massive apoptosis in OS cells. We hypothesize that BRD4 causes apoptosis-resistance by repression of NOXA in OS cells. However, the mechanism how BRD4 regulates NOXA to control apoptosis pathway remains unclear. In this proposal, we seek to elucidate the role and molecular mechanism of BRD4 in regulating apoptosis resistance in OS cells at molecular, cellular, in vivo and clinical level, and also investigate the mechanism of BRD4 in regulating NOXA expression. Overall, our study will provide critical information for the treatment of osteosarcoma by targeting BRD4, and explore novel treatment for osteosarcoma.

骨肉瘤是严重危害青少年健康的高度恶性肿瘤。骨肉瘤细胞对凋亡的抵抗是阻碍骨肉瘤疗效改善的主要原因之一，探讨凋亡抵抗的分子机制对提高骨肉瘤疗效具有重要意义。BRD4在骨肉瘤中高表达，是骨肉瘤发生发展的一个重要驱动因子，但BRD4是否调控骨肉瘤细胞凋亡尚未阐明。我们前期研究发现抑制BRD4可导致BCL-2家族促凋亡成员NOXA的表达显著上调，诱导骨肉瘤细胞凋亡。据此我们推测BRD4与骨肉瘤细胞凋亡关系密切，但BRD4是否通过NOXA调控骨肉瘤细胞凋亡尚不清楚。本研究将进一步采用基因转染、CRISPR/Cas9、BRD4化学降解剂、PDX模型、凋亡检测、IHC等方法，从分子、细胞、动物及临床水平阐明BRD4在骨肉瘤细胞凋亡通路中的作用，探讨BRD4对NOXA的调控机制，为验证BRD4能否作为骨肉瘤的治疗靶点、改善骨肉瘤治疗效果提供实验依据。

骨肉瘤（OS）是最常见的原发性恶性骨肿瘤类型，主要影响儿童和年轻人的健康和生活。 OS的当前治疗措施包括手术切除和辅助化学疗法，这些常规治疗在部分骨肉瘤患者中提供了显着的生存优势。不幸的是，患有转移性或复发性OS的患者通常对这些标准治疗反应不足。因此，必须探索用于OS治疗的新型药物和新的治疗方法。BRD4在骨肉瘤中高表达，是骨肉瘤发生发展的一个重要驱动因子，但BRD4是否调控骨肉瘤细胞凋亡尚未阐明。我们在体内和体外通过PROTAC分子BETd-260靶向降解BET来研究其抗骨肉瘤活性。结果显示，BETd-260完全耗尽BET蛋白，并有效抑制MNNG / HOS，Saos-2，MG-63和SJSA-1骨肉瘤细胞系中的细胞活力。与BET抑制剂HJB-97和JQ1相比，BETd-260的活性提高了1000倍以上。而且，BETd-260基本上抑制了抗凋亡的Mcl-1，Bcl-xl的表达，同时增加了促凋亡的NOXA的表达，这导致数小时内骨肉瘤细胞的大量凋亡。另外，促癌蛋白c-Myc在OS细胞中也被BETd-260充分抑制。值得注意的是，BETd-260诱导BET蛋白降解，触发异种移植骨肉瘤肿瘤组织中的细胞凋亡，并大幅度抑制小鼠的细胞源性和患者源性骨肉瘤异种移植物的生长。我们的研究表明，BET PROTACs可以作为人类骨肉瘤的有前途的治疗剂。