靶向抑制线粒体融合逆转人肺腺癌干细胞顺铂耐药的研究

近年研究表明肺癌干细胞对化疗高耐药性，是肺癌治疗难点之一。而线粒体是调控细胞凋亡的中心环节，线粒体的融合在抵抗药物诱导凋亡过程中起重要作用。同时，我们前期研究发现人肺腺癌干细胞对顺铂高耐药且线粒体融合扩大，据此，我们推测：人肺腺癌干细胞线粒体融合增加利于保护细胞避免化疗药的损伤凋亡，靶向抑制线粒体融合有助于逆转人肺腺癌干细胞对顺铂的耐药。本课题利用线粒体融合蛋白对ATP和GTP高度依赖和我们前期发现肺腺癌干细胞线粒体膜电位（ΔΨm）>普通肺腺癌细胞>正常支气管上皮细胞的现象，拟选用可在高ΔΨm驱动下积聚在线粒体的三苯磷为载体，携带针对线粒体DNA转录启动子的反义肽核酸靶向进入人肺腺癌干细胞线粒体内，阻碍线粒体能量ATP和GTP生成，通过降低线粒体融合蛋白功能，抑制线粒体融合，观察其对肺腺癌干细胞顺铂耐药的影响，为靶向清除肺癌干细胞和提高肺癌的综合疗效提供新的策略和实验基础。

线粒体是一个形态结构和细胞分布不断动态变化的器官，还是调控细胞凋亡的中心环节；线粒体的融合对线粒体的生理功能主要起保护作用，在抵抗药物诱导凋亡过程中起重要作用。同时，我们前期研究发现人肺腺癌干细胞对顺铂高耐药且线粒体融合扩大，据此，我们推测：人肺腺癌干细胞线粒体融合增加利于保护细胞避免化疗药的损伤凋亡，靶向抑制线粒体融合有助于逆转人肺腺癌干细胞对顺铂的耐药。本课题利用线粒体融合蛋白对ATP和GTP高度依赖和我们前期发现肺腺癌干细胞线粒体膜电位（ΔΨm）>普通肺腺癌细胞>正常支气管上皮细胞的现象，拟选用可在高ΔΨm驱动下积聚在线粒体的三苯磷为载体，携带针对线粒体DNA转录启动子的反义肽核酸靶向进入人肺腺癌干细胞线粒体内，通过降低线粒体融合蛋白功能，抑制线粒体融合，观察其对肺腺癌干细胞顺铂耐药的影响。此外，我们在研究过程中发现 ，肺腺癌干细胞高表达与细胞增值、凋亡及能量代谢相关的雷帕霉素靶蛋白（mTOR），观察mTOR对肺腺癌干细胞亚群生物性质的影响，具有重要的科学意义。因此，我们在完成原研究计划基础上，外延增加了探究雷帕霉素对肺腺癌干细胞的作用及其相关机制，为下一步探讨寻找治疗肺腺癌干细胞的潜在靶点提供实验依据。研究结果显示 ，通过培养的A549细胞球表达各种干细胞标记物如CD133、CD44s、Oct4、Sox2和Nanog，并且高表达耐药相关蛋白肺癌耐药相关蛋白 (LRP)、谷胱甘肽-π(GST-π)和多药耐药性蛋白质1(MRP1)，具有更强的增值，耐药能力，显示LCSC在肺癌耐药中起重要作用。在构建针对线粒体 DNA转录启动子的反义肽核酸（反义PNA-TTP）后，在细胞水平及动物模型上靶向进入人肺腺癌干细胞线粒体内，显著抑制LCSC的mtDNA重链编码基因ATP合酶6（ATP6）和mtDNA轻链编码基因ND6的转录，干扰其能量代谢，阻碍线粒体能量ATP生成，抑制线粒体融合蛋白Mfn1、Mfn2、Opa1表达，抑制线粒体融合，降低LCSC的ΔΨm，促进了肺癌干细胞凋亡及增强顺铂化疗敏感性。此外，实验结果亦显示 ：雷帕霉素可通过抑制mTOR降低肺癌干细胞的SOX2表达，抑制细胞增殖、成球能力及EMT转移能力，它可能是通过mTOR-STAT3 和p70S6K等多种信号通路来发挥作用的。进一步研究表明 ，NRSN2可通过PI3K/Akt/mTOR通路促进肺癌增殖与生长。