SIRT3调控EGFR-Akt通路驱动NSCLC恶性进展的研究

Epidermal growth factor receptor (EGFR) is a critical driving molecular and an important therapeutic target in the progress of non small cell lung cancer (NSCLC). The activation of EGFR collaborated with the defect of tumor suppressor gene PTEN synergistically promotes the progression of NSCLC, but the specific mechanism of the regulation of the interaction has not been fully elucidated. Our previous study observed that Akt activation was an important characteristic of EGFR+PTEN- lung cancer and the protein of deacetylase sirtuin-3 (SIRT3) was highly expressed in NSCLC patients. Furthermore, the interaction of SIRT3 and Akt activated the oncogenic function of Akt and promoted the malignant progression of NSCLC. Combined with other literature reported, we proposed that SIRT3 might promote the activation of PTEN and Akt through the deacetylation, which played a key role in regulating the balance of EGFR-Akt pathway and the deficiency of PTEN resulted in unilateral activation of Akt by SIRT3, thus this mechanism may induce the progression of NSCLC. In the meantime, EGFR/Akt pathway enhanced the expression of SIRT3 in a positive feedback via the estrogen related receptor alpha (ERR alpha). In our study, the comprehensive application of molecular biological, cytological methods in vitro and in vivo will be used to illustrate the key role of SIRT3 in mediating driving mutations like EGFR, PTEN, etc. in the progression of NSCLC malignancy. It may be a novel sight for the precise treatment of EGFR positive NSCLC and to overcome the molecular targeted therapy resistance.

EGFR是非小细胞肺癌（NSCLC）的关键驱动分子和重要治疗靶点，它与抑癌基因PTEN的缺陷协同促进NSCLC进展，但其交互调控的具体机制尚未完全阐明。我们前期研究发现，Akt过度活化是EGFR+PTEN-肺癌的重要特征，而去乙酰化酶 sirtuin-3（SIRT3）在NSCLC中呈现高表达，SIRT3通过与Akt相互作用促进后者活化和NSCLC恶性进展。结合文献我们提出，SIRT3能够去乙酰化激活PTEN和Akt，从而平衡调控EGFR-Akt通路，而PTEN的缺失导致SIRT3单方面活化Akt，进而促进NSCLC进展。同时，EGFR-Akt通过ERRα正反馈促进SIRT3表达。本项目综合应用分子生物学、细胞学等方法，在体内体外水平上，深入揭示SIRT3通过调控EGFR、PTEN等关键驱动突变促进NSCLC进展的机制，从而有望为EGFR阳性NSCLC的精确治疗和克服靶向治疗耐药提供新思路。

肺癌依然是危害人类健康的首要疾病，非小细胞肺癌（NSCLC）占肺癌的85%，其防治愈发重要。针对驱动突变的靶向治疗及针对免疫状态的检查点治疗，无论是在早期NSCLC的术后辅助治疗，亦或是中晚期NSCLC的新辅助治疗和一线治疗，均取得了耀眼的成绩，充分证明了致癌机理研究在NSCLC防治的重要意义。本课题针对NSCLC的致癌机理，以乙酰化/去乙酰化修饰对经典致癌蛋白的调控为研究切入点，选择重要去乙酰化酶-沉默信息调节因子3 (SIRT3) 为切入点，探索了SIRT3在NSCLC中的表达、临床意义及生物学意义。系统分析了SIRT3对NSCLC恶性进展中对关键致癌蛋白Akt/p53的去乙酰化修饰调节。并进一步分析了SIRT3底物如重要代谢酶类及转化因子类在NSCLC致癌进程中的重要作用。最后我们通过多组学分析更进一步探索了NSCLC新的可能致癌相关基因，为下一步NSCLC基础和临床研究提供方向。我们发现：（1）SIRT3在NSCLC存在高表达特征，且和恶性预后负相关；（2）SIRT3可以去乙酰化激活Akt，去乙酰化抑制p53；（3）LDHA/B在NSCLC存在高表达，且具有负向生存预测意义，同时靶向LDH，抑制乳酸代谢，可以显著抑制NSCLC发生发展，并提高PD-1治疗疗效；（4）苹果酸-天冬氨酸代谢途径相关酶类、氨基酰-tRNA合成酶类在NSCLC存在高表达谱，尤其是GOT2、GARS有强烈恶性临床特征正相关性；（5）P2RY6在NSCLC高表达。在肺鳞癌中，P2RY6高表达预示着较差的生存，是生存独立危险因素；（6）TFAP2A在肺腺癌中高表达，和恶性特征普遍正相关，TFAP2A/PSG9/TGF-β介导了肺腺癌转移浸润；（7）全转录组筛选了NSCLC预后相关基因，并建立了肺腺癌临床参数及预后的评分体系。综上所述，我们通过多组学筛选、系统体内体外实验、临床数据分析及详细分子实验，全面探索并证明了SIRT3及其底物和相关基因在NSCLC中的表达和临床意义，对NSCLC生物学表型的影响，以及背后的分子机制，为理解NSCLC致癌机理提供理论启示，同时强烈的临床相关性提示了这些基因在NSCLC预后评估等临床应用上的潜在可能，对经典致癌蛋白的调节乃至新的致癌通路也为NSCLC开发新治疗靶点提供启发。