新型微管抑制剂MP-HJ-1b抗多药耐药机制的研究

The resistance of tumor cells to chemotherapeutic drugs often leads to chemotherapy failure, and most malignant tumors exhibit multidrug resistance. ABC transporters mediated drug-efflux is the main mechanisms of multidrug resistance. MP-HJ-1b, binding to the colchicines-binding site, is a novel compound that we discovered and studied. Previous studies have shown that MP-HJ-1b promotes microtubule depolymerization, inhibits cell proliferation, exerts anti-tumor effects, and overcomes multidrug resistance in vitro and in vivo. But, MP-HJ-1b does not affect the expression of ABC transporters, while increasing the phosphorylation levels of multiple protein kinases. Based on this, the project intends to use isotopic labeling technology, autoradiography technology, mass spectrometry technology, etc. to study the specific mechanism of MP-HJ-1b to overcome multidrug resistance in three aspects: drug distribution and efflux, drug metabolism, drug targets. The PDX animal model was constructed to investigate the effect of MP-HJ-1b on clinical drug-resistant tumors, and provide assistance for cancer treatment and the improvement of chemotherapy drugs.

肿瘤细胞对化疗药物产生耐药常常最终导致化疗失败，多数恶性肿瘤表现为多药耐药。ABC类转运体介导的药物外排作用是产生多药耐药最常见的原因。MP-HJ-1b是我们发现并研究的一种全新化合物，前期研究表明MP-HJ-1b通过结合在微管蛋白的秋水仙素结合位点上，促进微管解聚，抑制细胞增殖，发挥抗肿瘤作用，并且能够在细胞水平和动物体内克服多药耐药。但是，MP-HJ-1b不影响ABC类转运体的表达，而且能够提高多种蛋白激酶的磷酸化水平。本项目拟在此基础上，利用同位素标记、放射自显影、质谱等技术，就药物分布与外排、药物代谢、药物靶点三个方面，深入研究MP-HJ-1b抗多药耐药的具体机制；构建PDX动物模型，探讨MP-HJ-1b对临床耐药肿瘤的作用，为肿瘤治疗和化疗药物改进提供帮助。

MP-HJ-1b是我们研发的一种新型微管抑制剂，结合于微管蛋白上的秋水仙素结合位点，能够促进微管解聚，抑制肿瘤细胞增殖，克服多药耐药。为探索MP-HJ-1b抗耐药机制及其新靶点，我们进行了一系列的实验，结果表明MP-HJ-1b上调耐药肿瘤细胞及其外泌体中ABC转运蛋白的mRNA，但不增加其蛋白表达，其机制可能与mRNA甲基化修饰（甲基化转移酶METTL3）有关。MP-HJ-1b通过多种方式促进耐药肿瘤细胞死亡，比如PARP / Caspase3介导的凋亡途径、GasderminD / Caspase1介导的焦亡途径、以LC3-I/II为标志的自噬途径。部分微管抑制剂存在双靶点现象，往往表现为激酶抑制作用，例如Combretastatin A4（CA-4）和 XRP44X除了抑制微管聚合，还能够抑制RAS 信号通路。在本研究中，对 MP-HJ-1b作用前后HeLaW、HeLaR细胞中的转录组和蛋白组进行测序，联合MP-HJ-1b分子对接数据，综合GO分析、KEGG分析和GSEA分析显示MP-HJ-1b的新作用涉及核糖体和金属离子。依据实验数据，我们确定MP-HJ-1b通过抑制System Xc- / GPX4途径促进肿瘤细胞铁死亡，增加铁离子、活性氧、丙二醛在细胞内的积累，降低还原型谷胱甘肽水平，还能够抑制核糖体组分（60S核糖体RPL35、39S线粒体核糖体MRPL28）的表达。另外，我们还发现秋水仙素以增强自噬的方式介导细胞铁死亡。本研究发现了MP-HJ-1b抗肿瘤新途径，丰富了微管抑制剂的抗肿瘤机制，为MP-HJ-1b成药性转化提供了数据支持。