重离子辐射对不同肿瘤细胞中有机阴离子转运多肽表达的影响及相关分子机制研究

The combination of chemotherapy and radiotherapy is often applied to patients during malignant tumor treatments so as to obtain better results. However, lack of accumulation of anti-tumor drugs within the cells is a problem that leads to ineffective therapeutic outcomes. Organic anion transporting polypeptides (OATPs) are membrane transporters that mediate the uptake of a wide variety of anti-tumor drugs, and hence a key determinant for cellular drug accumulation. In the previous grant funded by National Science Foundation, it was found that low dose carbon ions can significantly increase expression of OATPs within breast cancer cells, which in turn enhance the killing effect of anti-tumor drugs after irradiation. However, different kinds of tumor cells exhibited different responses toward irradiation, which possibly lead to different effectiveness of radiochemotherapy. In the proposed project, we are planning to exert systematic studies of OATPs responses within different kinds of tumor cells toward heavy ion irradiation. Further investigation of the underlying molecular mechanisms of difference responses from the aspects of nuclear receptors, cytokines and microRNAs will be carried out. The information obtained will enable us to utilize OATPs as targets to control the concentration of anti-tumor drugs after irradiation, and provide theoretical supports to increase effectiveness of radiochemotherapy.

在临床恶性肿瘤的治疗中，化疗常与放疗联合使用以期获得更好的治疗效果，但药物在细胞内积累不足往往影响放化综合治疗的疗效。有机阴离子转运多肽（OATP）可辅助细胞吸收多种抗癌药物，是有效提高药物胞内累积量的关键因素。我们在所承担的上一联合基金项目的研究中发现，低剂量碳离子辐射可显著提高肿瘤细胞中OATP的表达水平，从而增强辐射后药物处理的杀伤效果，但辐射对不同类型肿瘤细胞中OATP的影响不同，可能是不同肿瘤细胞对放化综合治疗有不同响应的原因之一。本项目拟在前期工作的基础上，系统地研究不同类型肿瘤细胞受重离子辐射处理后OATP表达变化的特点，从核受体、细胞因子以及microRNA等三个方面明确OATP对重离子辐射响应的分子机制，为今后临床治疗中以OATP为靶点，有效控制肿瘤细胞辐射后的药物累积能力，提高放化联合治疗的效果提供理论依据。

放化联合治疗是临床上治疗恶性肿瘤的重要方法，但化疗药物在细胞内的累积水平与药物转运蛋白有着密切关系。我们的前期研究发现，低剂量碳离子辐射能显著提高细胞中吸收转运蛋白的水平，从而使低剂量辐射+抗肿瘤药物产生比高剂量辐射+抗肿瘤药物处理更好的杀伤效果。本项目中我们比较了碳离子束对不同肿瘤细胞株中药物吸收转运蛋白OATP1A2、1B1和1B3的影响，并从转录因子、细胞因子和microRNA等角度探讨了其中可能涉及的机制，获得的主要结果如下：.1) 所检测的四种细胞株中，MCF-7和HepG2中的OATP1A2在辐射后表达水平显著上升，且HepG2的变化比MCF-7更显著。OATP1B1和1B3的表达水平在辐射后并无明显变化。.2) 利用EMSA等方法证实了OATP1A2 5'UTR上预测的FXR和Nrf2位点可以与相应的转录因子结合，调控OATP1A2的表达水平。重离子辐射实验进一步证实，利用FXR和Nrf2的激活剂，可显著增加辐射和抗癌药物甲氨蝶呤联合处理对细胞的杀伤作用。.3) 细胞因子TNF-alpha、IL6等可能并不参与辐射造成的OATP1A2表达变化。此外，重离子辐射所造成的OATP1A2表达水平上调可能与miR382有关，但两者的相关性仍需要后续更多的辐射实验进行验证。.本项目的研究结果提供了不同类型肿瘤细胞中OATP对重离子辐射的响应信息，明确了多个因素调控OATP表达水平的分子机制，为利用药物转运蛋白作为靶点有效控制肿瘤细胞在辐射后对药物的累积能力提供了理论依据。