ABCB6介导三氧化二砷耐药及其机制的研究

ATP-binding cassette (ABC) transmembrane transport protein-mediated multidrug resistance (MDR) is a major obstacle for the success of chemotherapy. Recent study from our group and others have found that overexpression of ABCB6 may be one of the factors conferring resistance to arsenic trioxide (ATO) and other anticancer drugs. However, the mechanism of action for ATO resistance mediated by ABCB6 remains unclear. The subcellular localization of ABCB6 is still controversal. Furthermore, most evidences of ATO resistance were from in vitro study. This proposal is designed to confirm the subcellular localization of ABCB6, and investigate the mechanisms of ATO resistance mediated by ABCB6 through molecular biological, cellular biological and pharmacological technologies. ATO resistant cancer cell lines, tumor xenograft mouse model, ABCB6 knock out acute promyelocytic leukemia (APL) mouse model and ABCB6 overexpressing APL mouse model as well as clinical APL specimens will be used in the study. In addition, we will screen and identify potent and specific inhibitors of ABCB6, which will be used for combinational treatment with ATO for APL patients especially for those with ABCB6 expressing cancers. The study will guide individualized treatment for APL patients and help prevention and treatment of arsenic toxicity.

ATP结合盒（ABC）跨膜转运蛋白介导的多药耐药是导致肿瘤化疗失败的主要因素。本课题组与其他研究者新近的研究发现，ABCB6的过表达可能是三氧化二砷等抗癌药耐药的主要因素之一。然而，ABCB6介导的三氧化二砷耐药机制尚不完全明了，甚至ABCB6是否是线粒体膜蛋白或细胞膜蛋白也仍存在争议，而且至今的资料主要来源于体外试验。本课题拟用ABCB6过表达的耐药细胞株、裸鼠移植肿瘤模型、ABCB6基因敲除的白血病小鼠模型、裸鼠尾静脉注射诱导ABCB6过表达白血病模型及急性早幼粒细胞白血病病人的样本，运用分子生物学、细胞生物学及药理学技术，全面与深入地研究ABCB6的亚细胞器分布及其介导的三氧化二砷耐药的机制。筛选特异与高效，并适用于与三氧化二砷联合使用到急性早幼粒细胞白血病病人的ABCB6抑制剂。该研究可对临床急性早幼粒细胞白血病病人的个体化治疗提供指导意义，也为砷中毒的预防与治疗提供理论依据。

ATP结合盒（ABC）跨膜转运蛋白介导的多药耐药是导致肿瘤化疗失败的主要因素，其中，ABCB6的过表达可能是三氧化二砷（ATO）等抗癌药耐药的主要因素之一。为了阐明ABCB6介导的ATO耐药机制，从而发展克服肿瘤ATO耐药的新策略，本项目开展一系列分子生物学、细胞生物学和药理学实验验证ABCB6介导肿瘤ATO耐药的主要机制，并筛选出具有克服耐药潜力的化合物，结果如下：通过建立多个过表达ABCB6的耐药细胞株及ABCB6基因沉默细胞株，观察细胞ABCB6表达水平与ATO耐药的相关关系，确定ABCB6过表达为介导ATO耐药的主要因素。应用谷胱甘肽（GSH）合成抑制剂丁胱亚磺酰亚胺（BSO）和GSH前体N-乙酰半胱氨酸（NAC）预处理细胞后，通过GSH定量结合细胞毒性MTT实验，发现细胞内GSH水平与细胞ABCB6蛋白表达水平以及细胞对ATO的抗性具有正相关关系，证明ABCB6介导ATO耐药的机制与GSH参与的细胞氧化应激相关。为探讨ABCB6介导ATO耐药在不同类型的白血病中的普遍性，成功构建了多个ABCB6过表达的ATO耐药白血病细胞模型，包括人急性淋巴细胞白血病（ALL）细胞CCRF-CEM/ATO、人急性早幼粒细胞白血病（APL）细胞NB-4/ABCB6、人慢性髓系白血病（CML）细胞K562/ABCB6等耐药细胞株，观察发现ABCB6介导砷剂多药耐药在白血病细胞株中存在普遍性，但ABCB6在不同白血病细胞系中的转运底物谱可能存在细胞系特异性——在ALL和APL细胞中ABCB6过表达对ATO耐药的影响显著，而在CML细胞中ABCB6过表达可导致亚砷酸盐耐药但不影响ATO的药敏性。为研究发展有效的替代砷剂的抗白血病药物，筛选发现合成冬凌草甲素衍生物OGP46可能不受ATO耐药相关机制限制，有效抑制APL细胞系NB-4的增殖，是潜在可用于治疗ATO耐药APL的候选药物。本课题建立的多个由药物诱导产生ABCB6过表达或转染筛选出ABCB6过表达或基因沉默细胞株可以继续用于进一步筛选ABCB6底物及可能抑制并逆转砷剂耐药的化合物，为寻求新的干预方案提供理论基础，以帮助临床上的白血病患者的个体化治疗。