甲基化介导的CXCR4通过PI3K/Akt信号通路调控胃癌多药耐药的分子机制研究

Multidrug resistance is the major cause of failure of chemotherapy in gastric cancer and the underlying mechanism of MDR has not been fully understood. Our previous study, using gene and methylation microarray, showed that compared to the parental cells, the methylation level of CXCR4 was decreased, but the expression level was significantly increased in chemoresistance cells. Functional experiments showed that down-regulation of CXCR4 dramatically enhanced the sensitivity of chemoresisitance cells to 5-FU, VCR, and CDDP.The further bioinformatics analysis and pre-experiments indicate that CXCR4 may be invovled in MDR of gastric cancer by targeting PI3K/Akt pathway. Furthermore, we have conformed that the expression of CXCR4 was regulated by hypomethylation, but the related mechanism remains unclear. On this basis, this project aims to clarify the mechanism of methylation mediated CXCR4 regulates MDR of GC through PI3K/Akt pathway in cell, animal and clinical levels.This project has enriched the study of molecular mechanism of MDR in GC, and expected to provide molecular targets and the theoretical basis for reversing MDR of gastric cancer.

多药耐药是导致胃癌化疗失败的重要原因，其相关分子机制至今尚未完全阐明。本课题组前期通过基因芯片和甲基化芯片联合筛选发现，与亲本细胞相比，CXCR4在两株胃癌耐药细胞中甲基化程度降低，而表达水平显著升高。功能学实验证实，下调CXCR4表达可显著增强胃癌耐药细胞的药物敏感性。进一步生物信息学分析及预实验提示CXCR4可能通过PI3K/Akt信号通路参与调控胃癌细胞多药耐药。此外,本研究前期证实CXCR4受上游甲基化调控，然而其相关分子机制尚不清楚。本项目拟在前期基础上，从细胞、动物、临床组织标本等多个层次阐明甲基化调控CXCR4表达，进而通过PI3K/Akt通路参与胃癌细胞多药耐药的分子机制及其与胃癌患者预后的相关性。本课题的开展丰富了胃癌多药耐药机制研究并有望为逆转胃癌耐药提供分子靶点及理论基础。

多药耐药是导致胃癌化疗失败的重要原因，其相关分子机制至今尚未完全阐明。研究证实，趋化因子受体，尤其是CXC家族CXCR4在多种肿瘤恶性生物学发生过程中发挥重要作用。前期利用高通量筛选技术，申请者发现CXCR4在胃癌多药耐药细胞中显著升高。在此基础上，（1）首先针对CXCR4的表达和功能分别进行分析：与亲本细胞相比，CXCR4在两株胃癌耐药细胞中甲基化程度降低，而表达水平显著升高。功能学实验证实，下调CXCR4表达可显著增强胃癌耐药细胞的药物敏感性。（2）临床生存分析发现，低表达CXCR4的患者总生存时间显著优于高表达患者（P＝0.0161），我们还评估了CXCR4表达与胃癌病人临床参数之间的关系，结果提示：CXCR4表达与患者肿瘤分化程度（P=0.006）、TNM分期（P=0.049）、临床分期（P=0.032）显著相关。在单因素和多因素分析中，肿瘤分化程度、CXCR4表达程度可作为胃癌病人的预后独立预测因素（P=0.036，P＜0.001）。此外，我们选取了术前行新辅助化疗且发生耐药的102例患者组织进行了CXCR4和Akt的表达研究，结果发现CXCR4与Akt在胃癌耐药组织中表达增强且呈正相关。（3）进一步生物信息学分析将PI3K/Akt信号通路纳入胃癌多药耐药机制研究。低甲基化水平的CXCR4表达升高，通过激活下游p-Akt表达活性，进而增强胃癌细胞耐药性。该研究率先阐述了以CXCR4为关键节点的信号通路在胃癌多药耐药中的重要作用。受国家自然科学基金资助，申请者以第一作者发表SCI论文2篇，核心期刊3篇，2次在全国胃癌学术会议上做壁报交流，培养博士生1名，硕士研究生2名。