HOXA5调控胶质瘤细胞替莫唑胺耐药的机制及治疗意义

Radiotherapy combined with Temozolomide is the main strategy for the clinical treatment of glioblastoma, and the occurrence of TMZ resistance is the key to the clinical efficacy. In addition to MGMT promoter methylation, there is still MGMT independent mechanism of TMZ resistance in glioblastoma. Previous studies have shown that resistance to TMZ increased during the transformation of non-GSCs into GSCs, suggesting that GSCs are the key cells of TMZ resistance. Therefore, it is very important to find the key molecules that regulate the transformation of non glioma stem cells into glioma stem cells in TMZ resistant environment. We previously constructed TMZ cell lines ,and the gene chip analysis results show that HOXA5 is significantly up-regulated in the process of drug resistance. Next we prove that HOXA5 is highly expressioned in glioma stem cells, suggesting that HOXA5 plays an important role in the regulation of TMZ resistance induced by the transformation of glioma stem cells into glioma stem cells. Based on the previous work, we plan to to study the role of HOXA5 in regulating the resistance of glioma cells to TMZ, seek the key downstream molecules of HOXA5 in this process, analysis the clinical significance of HOXA5 in guiding chemotherapy and prognosis of GBM patients. Our work is not just illuminate the function of HOXA5 in TMZ resistance, but also provide clues for clinical application of combined TMZ targeting HOXA5 therapy.

放疗联合替莫唑胺化疗是胶质母细胞瘤临床治疗的重要策略，替莫唑胺(Temozolomide,TMZ)耐药是影响临床疗效的关键。除DNA修复酶O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶（MGMT）启动子甲基化外，胶质母细胞瘤中还存在MGMT非依赖性TMZ耐药机制。已有研究表明，非胶质瘤干细胞向胶质瘤干细胞转化过程中，细胞对TMZ的耐药性增加，提示胶质瘤干细胞是TMZ耐药的关键细胞。因此，找到调控胶质瘤干细胞TMZ耐药的关键分子至关重要。我们前期构建了TMZ耐药细胞系，基因芯片分析发现HOXA5表达在耐药细胞中显著上升，继而又证明HOXA5在胶质瘤干细胞中高表达，提示HOXA5可能是非胶质瘤干细胞向胶质瘤干细胞转化并导致TMZ耐药的关键分子。本项目拟在前期工作基础上，研究 HOXA5调控胶质瘤细胞替莫唑胺耐药的重要作用；寻找HOXA5的关键下游分子及作用机制；分析HOXA5指导化疗用药以及作为预后指标的临床意义；探讨并明确靶向HOXA5及相关分子在胶质母细胞瘤中的临床治疗价值。

胶质母细胞瘤是目前所知的致死率最高的中枢神经系统肿瘤，已有治疗策略的临床治疗效果不佳，患者平均生存期仅为12个月左右。目前针对胶质母细胞瘤治疗的难点首先是缺乏能够对肿瘤进展和患者预后进行有效评估的生物标志物，导致难以进行精准治疗；其次，作为“种子细胞”的胶质瘤干细胞是胶质母细胞瘤侵袭性生长、治疗抵抗及发生复发的根源，然而针对胶质瘤干细胞的有效靶标较为缺乏；此外，胶质母细胞瘤患者经常会对临床治疗的一线化疗药物替莫唑胺产生耐药性，导致其不能有效杀伤肿瘤细胞，治疗效果不佳。因此，找到能有效预测胶质母细胞瘤患者预后和自我更新能力的标志物并以此为基础优化替莫唑胺治疗方案将为胶质母细胞瘤的临床诊疗提供新的思路和方法。HOX是人体内一类调控生物形成的基因，共有4个家族。HOX家族分子高表达于儿童胶质瘤耐药细胞，是下游耐药通路激活的重要标志。HOXA家族成员之一的HOXA5基因位于7号染色体上，在诱导胚胎发育和调控成体干细胞分化过程中发挥重要作用。本课题组前期研究发现HOXA5可能与胶质瘤干细胞生物学特性调控相关，然而，其调控胶质瘤进展及恶性生物学行为的机制尚待进一步研究。本研究基于不同级别胶质瘤及临床患者预后芯片进行差异表达分析，筛选出HOXA5作为关键的分级及预后因子；通过免疫组化、二代测序及荧光原位杂交等技术检测了HOXA5在不同级别胶质瘤中表达及扩增情况，并探讨了其与胶质瘤患者预后的关系；探讨了HOXA5基因扩增在胶质瘤干细胞调控中的作用及机制；分析了HOXA5调控胶质瘤的侵袭能力以及其可能的机制；通过数据库分析发现了HOXA5与替莫唑胺耐药的关系，并进一步探讨了HOXA5促进替莫唑胺耐药的作用及机制。相关结果为明确靶向HOXA5及相关分子在胶质母细胞瘤中的临床治疗价值提供了理论依据。