EGFR抑制剂诱导肺癌细胞保护性自噬及机制研究

Epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors gefitinib and erlotinib have been widely used in patients with non-small-cell lung cancer. Unfortunately, the efficacy of EGFR-TKIs is limited because of natural and acquired resistance. Our previous study revealed that EGFR-TKIs can activate autophagy in human lung cancer cells, and cytotoxicity induced by gefitinib or erlotinib was greatly enhanced after autophagy inhibition by the pharmacological inhibitor chloroquine (CQ) or siRNAs targeting ATG 5/7. In this study, we will prove that EGFR-TKIs can induce autophagy in different lung cancer cell lines by examination of autophagic morphology and signaling using electronic microscopy, confocal laser scan microscopy and Western blot; investigate whether inhibition of autophagy can augment the in vitro and in vivo efficacy of EGFR-TKIs; discover the molecular mechanism of autophagy induced by EGFR-TKIs; employ a high-throughput screening for the critical factors that mediate the sensitization of EGFR-TKIs-induced apoptotosis by blocking autophagic pathway. Autophagy inhibition thus represents a promising approach to improve the efficacy of EGFR-TKIs in the treatment of patients with advanced non-small-cell lung cancer.

EGFR抑制剂已发展为治疗非小细胞肺癌的重要药物，但患者易出现对该类靶向药物耐药，对其耐药性研究广泛，目前尚无自噬参与调控肺癌靶向治疗敏感性的报道。我们前期研究发现，EGFR抑制剂在诱导肺癌细胞凋亡的同时，激活了自噬，抑制自噬可以增加肺癌对EGFR抑制剂的敏感性。本课题应用电镜、免疫印迹及激光共聚焦显微镜等方法从形态及分子水平验证吉非替尼与埃罗替尼可以诱导多种肺癌细胞自噬；用小分子抑制剂及RNA干扰的方法阻断肺癌细胞自噬，在细胞及动物模型上研究抑制自噬对于EGFR抑制剂治疗效果的影响；用免疫印迹、免疫共沉淀等分子生物学方法研究EGFR抑制剂诱导肺癌细胞自噬的具体分子机理；运用高通量技术分析预测抑制自噬增敏EGFR抑制剂的可能关键因子，并进一步在细胞模型及临床样本上验证。通过本研究可以证实联合应用自噬抑制剂及EGFR抑制剂可以更加有效地治疗非小细胞肺癌。

表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKI）及克唑替尼已成为治疗具有相应敏感突变非小细胞肺癌的首选药物，但患者最终都出现了对靶向药物的继发耐药，甚至有小部分患者一开始就具有原发耐药性。对其耐药性研究广泛，但分子机制仍未完全清晰。本课题研究发现反馈性自噬及STAT3的激活参与调控肺癌靶向治疗的耐药。.本研究从形态学及分子生物学水平在多种肺癌细胞系上证实EGFR-TKI吉非替尼和厄洛替尼可以激活肿瘤细胞自噬；并在细胞及肺癌小鼠荷瘤模型上证实，抑制自噬可以增加EGFR-TKI的敏感性；分子机制研究发现EGFR-TKI主要通过抑制PI3K-AKT-mTOR信号通路诱导自噬；此外，EGFR-TKI还可以反馈性地激活STAT3，导致其继发及原发耐药，而不同细胞器定位的STAT3可以从多种水平调控自噬过程；环孢霉素A（CsA）可以通过抑制STAT3在细胞及动物水平增加吉非替尼对多种耐药肺癌细胞的治疗效果。.本研究还通过电镜、荧光免疫组化等方法证实c-MET的靶向药物克唑替尼也可以诱导多种肺癌细胞自噬；抑制自噬可以在细胞及荷瘤鼠水平增加肿瘤细胞对克唑替尼的敏感性；机制研究发现克唑替尼诱导肺癌细胞自噬主要是通过分阶段的抑制胞质及胞核中的STAT3实现，胞质中STAT3的抑制导致EIF2AK2与其解离，继而磷酸化EIF2A而诱导自噬增加，而胞核中STAT3的抑制导致其转录激活的BCL2水平下降，进而促进自噬水平的持续增加。.本课题的研究结果证实反馈性地激活自噬及STAT3可能是肺癌靶向治疗原发及继发耐药的重要机制。联合运用自噬抑制剂或者STAT3抑制剂可以在细胞及动物水平提高肺癌靶向治疗的疗效。为进一步开展相应的临床研究提供了理论和前期动物实验依据。