CDKL3在EMT介导的食管鳞癌放疗抵抗性中的作用及机制

Esophageal cancer is one of the commonest malignancies characterized by an increasing incidence and poor prognosis. Radiotherapy is one of the principal methods for treating esophageal squamous cell carcinoma (ESCC). Radioresistance is a major cause of radiotherapy failure or tumor relapse. It is known that the epithelial–mesenchymal transition (EMT) often associated with acquisition of stem-like characteristics and plays a critical role in the progression of cancer radioresistance. Our preliminary results showed that CDKL3 may promote radioresistance in ESCC by regulation of EMT. This project intends to do as follows: ①Using a variety of ESCC cells and nude mouse-human tumor model to identify the role of CDKL3 in radioresistance;②By generation of a stable cell Line, RT-PCR and Western blot, we aim to shed light on the role and the molecular mechanism of CDKL3 in EMT conferred radioresistance of ESCC. EMT related signal pathways, including TGF-β/Smad、Wnt/β-catenin、Notch and Hedgehog pathways, are candidate mechanisms in our further study.③To investigate the relationship between CDKL3, classification, TNM staging and lymphatic metastasis in ESCC, and to analyze the predictive and prognostic significance of CDKL3 in radiotherapy from clinical specimens. Our research is helpful to clarify the role and mechanism of CDKL3 in ESCC radioresistance, which can provide a new solution for ESCC radioresistance and a new targeting approach for ESCC therapy.

食管癌发病率高，预后差。放射治疗是ESCC主要治疗手段之一，放疗抵抗是导致放疗失败的主要原因。EMT表型化的细胞具有干细胞特性，在放疗抵抗中发挥重要作用。本课题前期研究提示CDKL3可能是ESCC新的放疗抵抗基因，且可能通过调控EMT影响放疗抵抗性的发生发展。因此本项目拟：①从细胞及动物水平上明确CDKL3表达水平对ESCC放疗抵抗性的影响；②探讨CDKL3调控EMT对放疗抵抗性的影响及可能涉及的分子机制（TGF-β/Smad、Wnt/β-catenin、Notch及Hedgehog信号通路）；③从组织学水平阐明CDKL3在ESCC不同分级、TNM分期及淋巴转移中的表达特点及与放疗抵抗的相关性，分析CDKL3对放疗预后的预测意义。本课题的开展有助于明确CDKL3在ESCC放疗抵抗中的作用及机制，为ESCC放疗抵抗提供新的解决方案，并为寻找新的ESCC靶向治疗策略提供思路。

食管癌是全世界第六大致死性肿瘤，其特点是预后差，死亡率高。我国是食管癌的高发区，90%的食管癌病理类型为鳞状细胞癌。放射治疗是食管鳞癌的主要治疗手段之一，原发性或继发性放疗抵抗的发生是食管鳞癌患者局部复发从而导致放疗失败的主要原因。EMT表型化的细胞具有干细胞特性，在放疗抵抗中发挥重要作用。CDKL3是一种丝氨酸蛋白激酶， 在细胞生长和分化中起重要作用。我们从细胞及动物水平上明确CDKL3表达水平对ESCC恶性生物学行为包括侵袭转移的影响，并探讨可能涉及的分子机制，并从组织学水平阐明CDKL3在ESCC不同分级、TNM分期及淋巴转移中的表达特点及与放化疗反应的相关性。研究结果发现CDKL3在ESCC组织和细胞系中高度表达，CDKL3敲除抑制细胞增殖，诱导S期细胞周期阻滞，减轻细胞侵袭并增加细胞凋亡。食管鳞癌组织中CDKL3和ATG5的表达显著高于匹配的相邻正常组织。CDKL3的高表达与肿瘤淋巴结转移（TNM）分期和Ki67呈正相关。ATG5表达上调与男性、晚期肿瘤（T）分期和TNM分期呈正相关。Kaplan-Meier分析显示，CDKL3或ATG5表达较高的ESCC患者总体生存期较短。CDKL3和ATG5高表达患者的预后最差。建立了时间依赖性受体工作特性（ROC）曲线，表明CDKL3、ATG5和基于TNM分期的模型的组合比TNM分期具有更好的预后准确性。此外，CDKL3敲除在体外和体内显著抑制细胞生长和攻击性。在机制上，ATG5被确认为参与CDKL3促癌功能的下游基因。进一步对食管鳞癌接受术前新辅助防放化疗患者肿瘤组织中的CDKL3表达分析发现术前CDKL3的表达高与术后pCR率、pT、pN率低相关，即CDKL3高表达患者对放化疗的敏感性较差。基于对CDKL3在食管鳞癌侵袭转移，放化疗及预后中作用的探讨，明确CDKL3是食管鳞癌的重要癌基因，为将来开发基于CDKL3的靶向治疗奠定了理论基础。