XIAP与食管癌乏氧放射抵抗的关系及机制研究

The incidence of esophageal cancer (EC) in China is the highest in the world, and radiotherapy has become a crucial choice for nonsurgical management of EC. However, the hypoxia cells exist in solid tumors are highly resistant to radiation, which results in unsatisfactory therapeutic efficacy of EC. In our previous studies, IAPs (inhibitor of apoptosis proteins) are highly expressed in hypoxia region of EC tissue and hypoxia EC cell lines. And we also found that high expression of XIAP is associated with high recurrence and poor survival of EC patients treated with radiotherapy. A number of published reports have suggested that XIAP is responsible for apoptotic resistance and promotes migration and invasion in cancer cells. Therefore, we postulate that XIAP may play an important role in inducing radioresisitence as well as promoting migration and invasion of hypoxia cancer cells. The NF-κB signaling pathway could be implicated in these effects of XIAP. We plan to use small molecular antagonist,RNA interference,lentiviral transfection,real time PCR, and immunoblot techniques to validate this hypothesis in multilevel models. Furthermore, the molecular mechanism underline the role of XIAP in modulating radioresistance of hypoxia EC cell will also be elucidated. The present study could shed light into our understanding of the mechanism underline radioresistance and metastasis potential of hypoxia cancer cells. Besides, it lays the foundation for the development of novel agents used to radiosensitize hypoxia cells.

食管癌高发、难治、疗效差，放射治疗是其主要的治疗手段之一。食管癌中乏氧细胞有较强的放射抵抗性，是放疗后肿瘤复发和转移的重要根源。我们的前期研究发现,食管癌组织乏氧区的XIAP蛋白表达较常氧区显著增高，且XIAP高表达与临床疗效差正相关；进一步研究发现，人为降低XIAP表达水平可以显著改变食管癌乏氧细胞放射敏感性。现有文献报导显示，XIAP可以增强肿瘤细胞凋亡抵抗和迁移侵袭能力，然而其具体机制尚不清楚。由此我们推测：XIAP参与诱导食管癌乏氧细胞的放射抵抗，这一效应可能与NF-κB 介导的核心信号通路有关。故本课题拟采用RNA干扰、慢病毒转染、定量 PCR及免疫印迹等手段，从分子、细胞、模式动物等水平对此假说进行验证，并深入探讨XIAP介导乏氧细胞放射抗拒分子机制。从XIAP调节乏氧细胞功能这一新视点揭示肿瘤放射抵抗和转移机制，为逆转肿瘤放疗抵抗提供新思路。

根据实验的实际进展及当前国内外研究方向，本研究在标书基础上进行了一些调整，除了对XIAP在食管癌放疗敏感性的作用进行进一步研究外，现主要针对其上游调控因子FoxM1也开展了一系列研究，并取得了一些成果。食管癌是全球发病率最高的恶性肿瘤之一，其死亡率位居恶性肿瘤第6位。食管鳞癌（ESCC）是食管癌的主要病理学亚型，放疗是局部晚期食管鳞癌的主要治疗手段。但是，ESCC的放疗抵抗特性严重影响了患者的局部控制率和5年生存率。因此，寻找放射增敏靶标成为目前放疗领域的研究热点。研究表明，FoxM1过表达与肿瘤恶性进展及化疗抵抗有关。但是迄今仍缺乏其在食管癌放射抵抗中发挥作用的报导。我们的研究发现食管鳞癌组织中FoxM1表达水平显著高于癌旁组织，放疗可引起多种食管癌细胞株FoxM1表达上调，因此，我们推测FoxM1可能在食管癌放射抵抗中发挥重要作用。为此，我们合成了靶向FoxM1表达的RNA干扰链并转染食管癌细胞株，结果发现敲低FoxM1表达显著抑制了细胞放疗后的克隆形成能力，增加放射诱导的细胞凋亡，增强了细胞放射敏感性。此外，FoxM1-siRNA促使ESCC细胞停滞于对射线相对敏感的G2 /M期，免疫荧光实验表明FoxM1-siRNA转染的ESCC细胞放疗后各时间点γH2AX水平显著高于对照细胞，说明敲低FoxM1阻碍细胞DNA双链损伤的修复。进一步的机制研究表明，FoxM1敲低对食管癌放射敏感性的影响可能与其调节BAX/BCL2比、下调Survivin 和XIAP表达，进而活化内在和外在凋亡途径有关。在裸鼠移植瘤模型的研究中，我们发现采用shRNA稳定敲除FoxM1可以与放疗协同抑制在体肿瘤的生长。此外，我们还采用FoxM1的特异性抑制剂Thiostrepton对上述结果进行了印证，发现Thiostrepton在食管癌细胞中同样具有放射增敏作用。综上，我们的研究首次发现了FoxM1在食管癌放射抵抗中发挥重要调节作用，并阐明了其相关的分子机制，为逆转肿瘤放疗抵抗提供新思路。