AKT磷酸化FOXO3A在NOTCH1突变型鼻咽癌协同致死效应中的机制

Palliative chemotherapies for advanced nasopharyngeal carcinoma (NPC) are prone to develop resistance, resulting in a poor clinical outcome. Target therapies have high efficacy and low toxicity, becoming a novel and promising therapeutic option for patients with advanced NPC (Annals of Oncology). Our preliminary studies in NPC have found that, for the NOTCH1 mutants, the PI3K / mTOR dual inhibitor have synergistic lethal effects, which hasn’t been observed in NOTCH1 wild type. Moreover, our study confirmed that PI3K / mTOR dual inhibitor could down-regulate the phosphorylation of AKT and set off a signaling cascade that down-regulates the phosphorylation of FOXO3A, which further decreases the transcription factor FOXM1 and related downstream protein targets. Finally the series of biological processes induce cell apoptosis. This project will apply some advanced technics, including gene editing, Reverse Phase Protein Arrays (RPPA), patient-derived xenografts and clinical specimens testing, to disclose the mechanism underlying the synthetic lethality of PI3K / mTOR dual inhibitor to NOTCH1 mutants through the AKT / FOXO3A / FOXM1 pathway, and further highlight its clinical translational application value，to provide new ideas on exploring the translational studies of target treatments for patients with advanced NPC.

晚期鼻咽癌姑息化疗容易耐药，预后不良。靶向药物高效低毒，是晚期鼻咽癌治疗的新选择(Annals of Oncology)。我们在鼻咽癌前期研究中发现：对于NOTCH1突变型, PI3K/mTOR双重抑制剂具有协同致死效应，而对野生型则无此效应；更进一步预实验证实：PI3K/mTOR双重抑制剂可下调AKT的磷酸化，并级联下调pFOXO3A，后者进一步下调转录因子FOXM1及相关下游靶分子的表达，最终诱导细胞凋亡。本项目拟通过基因编辑、RPPA等技术明确NOTCH1突变时，PI3K/mTOR双重抑制剂下调AKT及FOXO3A磷酸化的机制，鉴定FOXM1转录激活的下游靶分子，结合PDX模型及临床标本检测验证，最终阐明在NOTCH1突变前提下，PI3K/mTOR双重抑制剂通过AKT/FOXO3A/FOXM1途径发挥协同致死效应的机制，探讨其临床转化应用价值，为晚期鼻咽癌靶向药物转化研究提供新思路。

晚期鼻咽癌患者的预后不佳，化疗的有限获益和靶向药物的缺乏是鼻咽癌面临的主要挑战，因此迫切需要探索治疗晚期鼻咽癌的新方法。我们在前期研究中发现对于NOTCH1突变型鼻咽癌, PI3K/mTOR双重抑制剂具有协同致死效应。本项目进一步探讨了FOXM1对于PI3K/mTOR双重抑制剂在NOTCH1突变型鼻咽癌中协同致死效应中的作用，同时鉴定FOXM1的下游靶基因，以及FOXO3A调控FOXM1的机制探讨，AKT通过调控FOXO3A，进一步调控FOXM1水平的机制探讨，最终阐明在NOTCH1突变前提下，PI3K/mTOR双重抑制剂通过AKT/FOXO3A/FOXM1途径发挥协同致死效应的机制。我们同时探讨了PI3K/mTOR双重抑制剂与吉西他滨联用在鼻咽癌中发挥协同抗肿瘤作用的机制研究，以及鼻咽癌靶向治疗的其他可行性药物研究。我们主要发现了以下研究结果：1. 我们发现PI3K/mTOR双重抑制剂处理鼻咽癌细胞后，NOTCH1蛋白表达明显下调。在NOTCH1基因敲低鼻咽癌细胞中，PI3K/AKT/mTOR信号通路被抑制，FOXO3A及其转录因子FOXM1显著下调，同时PD-L1表达下调。PI3K/mTOR双重抑制剂通过AKT/FOXO3A/FOXM1信号通路在NOTCH1突变型鼻咽癌中发挥抗肿瘤作用。2. PI3K/mTOR双重抑制剂PQR309在体外和体内实验中对鼻咽癌的抗肿瘤活性并且与吉西他滨联用可以通过阻断GSK-3β和p-STAT3/HSP60信号通路机制发挥协同抗肿瘤作用。3. BCL-2/BCL-XL双重抑制剂APG-1252与吉西他滨联合使用可以通过激活Caspase依赖的凋亡通路，阻断JAK-2/STAT3/MCL-1信号通路，抑制EMT，从而在鼻咽癌中发挥协同抗肿瘤作用。总的来说，本研究为PI3K/mTOR双重抑制剂在鼻咽癌中的临床应用研究奠定理论基础，为晚期鼻咽癌靶向药物的转化研究提供新思路。