Sestrin2调控黑素瘤细胞代谢重编程促进威罗菲尼治疗抵抗的机制研究

Melanoma is a malignant cancer arises from cutaneous melanocytes, characterizing with high invasion ability, metastatic rate and low treating response. BRAF mutations were found in 50-80% melanoma cases. BRAF inhibitor, vemurafenib, PLX4032, was reported led to a nice response rate, but inevitably most cases develop resistance, leading to the failure of treatment. Metabolic reprograming is one critical feature of tumor cells which has been proven to play a role in drug resistant in many tumors. Sestrin2 is a vital regulator in AMPK-mTORC1 pathway and intracellular levels of ROS, which contributes to metabolic reprograming in many cancers. Our previous studies detected an increase expression of Sestrin2 in vemurafenib resistant melanoma cells. Moreover, we found that Sestrin2 promoted the survival of melanoma cells in energy defective environment. The current study aims to clarify the underlying mechanism of vemurafenib resistance through the regulation of metabolic reprograming by Sestrin2 in melanoma, offering new target in melanoma combination treatment.

黑素瘤是高度恶性的皮肤肿瘤，具有高侵袭性、高转移性、治疗困难等特点，50-80%黑素瘤患者存在BRAF蛋白激酶突变，威罗菲尼作为针对BRAF突变抑制剂，虽然在治疗早期具有良好的治疗反应率，但绝大部分病例最终出现获得性耐药，导致治疗失败，是临床面临的重大难题。代谢重编程作为肿瘤的一重要特征，与多种肿瘤耐药密切相关，应激诱导蛋白Sestrin2作为AMPK-mTORC1通路以及胞内ROS的重要调控分子，参与多种肿瘤代谢重编程，本课题组前期研究发现转移期及威罗菲尼耐药的黑素瘤中Sestrin2的表达升高，并且发现Sestrin2可促进黑素瘤细胞适应能量缺乏的环境并促进其存活；本项目拟以转移期黑素瘤细胞作为研究对象，利用生物信息学分析及细胞分子生物学研究明确Sestrin2调控代谢的相关分子通路，从细胞代谢重编程的角度探究其对威罗菲尼的耐药机制，从而为转移期黑素瘤的联合治疗提供新的思路。

黑素瘤是致死性最高的皮肤肿瘤，转移期患者预后极差，携带BRAF突变的黑素瘤细胞恶性度更高。本研究利用细胞和动物模型深入研究了应激诱导蛋白sestrin2在BRAF突变型黑素瘤失巢凋亡以及BRAF抑制剂威罗菲尼治疗抵抗中的作用及其具体机制。首先我们明确了在原位黑素瘤组织、色素痣组织以及转移期黑素瘤存在表达，而在转移期黑素瘤组织中表达升高最为明显；首次在转移期黑素细胞系明确了Sestrin2具有通过抑制悬浮黑素瘤细胞失巢凋亡，促进远处转移的作用。针对Sestrin2的失巢凋亡保护作用，我们进一步明确了Sestrin2抑制失巢凋亡的具体分子机制，首先我们研究发现Sestrin2具有降低胞内ROS水平作用，进一步研究Sestrin2还可通过调控内源性凋亡相关分子通路重要因子Bax、Bcl-2的表达水平抑制失巢凋亡发生。我们终点探究了Sestrin2在黑素瘤威罗菲尼治疗抵抗中的作用，我们发现在威罗菲尼治疗抵抗的细胞中表达显著上调，敲低Sestrin2后可回复耐药细胞对威罗菲尼的敏感性；通过进一步的机制研究，我们证实了Sestrin2是通过对抗耐药细胞内升高的ROS对耐药细胞产生保护作用。我们的研究首次证实了Sestrin2参与介导黑素瘤威罗菲尼治疗抵抗，靶向抑制Sestrin2表达可显著提高黑素瘤对威罗菲尼敏感性。