小细胞肺癌TP53和RB1双突变协同致死药物的筛选和验证

Small cell lung cancer (SCLC) is the most aggressive form of lung cancer, which accounts for approximately 15% of all lung cancers. Since SCLC patients rapidly develop the resistance to chemo- and radio-therapy, most patients survive for less than two years after diagnosis. Due to few advances in SCLC targeted-therapy, so far there are still no approved targeted-drugs for SCLC treatment. A molecular character of SCLC is the mutation and loss of TP53 and RB1 genes in almost 90% of SCLC patients. Taking advantage of the genetic character, our study will develop an approach of synthetic lethality with the loss of TP53 and RB1 for SCLC therapy. Our study will use cell-based and computer-based drug screening to find the candidate drugs which are synthetic lethal with the loss of TP53 and RB1. Moreover, using SCLC cell lines, we will validate the candidate drugs in synthetic lethal effect, targeted proteins and reliability to the loss of TP53 and RB1. Finally, our study will test the anti-cancer effect of the drugs in SCLC xenograft mice model, as well as TP53 and RB1 gene knockout mice model. From the viewpoint of synthetic lethality, we will develop a new way for SCLC therapy, and our study will also provide a new direction for the development of SCLC targeted-therapy.

小细胞肺癌是临床上恶性程度最高的一种肺癌，约占全部肺癌病人的15%。由于非常容易对传统的化疗和放疗产生抗性，大部分病人在诊断后生存低于2年。小细胞肺癌靶向治疗研究也进展缓慢，目前还没有靶向治疗药物应用于小细胞肺癌的治疗。小细胞肺癌一个独特的分子特征是90%的患者存在TP53和RB1基因的突变或缺失。本课题将利用小细胞肺癌这个特异的基因特征，研发一种与TP53和RB1双突变协同致死的方法治疗小细胞肺癌。本课题将采用基于细胞和基于电脑的两种药物筛选方法，找到与TP53和RB1双突变协同致死的药物。然后在小细胞肺癌细胞系中，对药物的协同致死效应、靶蛋白、TP53和RB1功能缺失的依赖性做进一步的验证。最后我们将在小细胞肺癌移植小鼠模型以及TP53和RB1双缺陷的基因敲除小鼠模型中，测试药物的抗癌活性。本课题从协同致死的角度，探讨治疗小细胞肺癌的新方法，也为小细胞肺癌靶向治疗的研究提供新的思路。

小细胞肺癌是临床上非常恶性的肺癌亚型，目前没有有效的靶向治疗药物用于小细胞肺癌的治疗。本项目首先应用高通量药物筛选的方法发现了强心苷类药物（digoxin），蛋白酶体抑制剂（Bortezomib 和Carfilzomib），以及BEZ-235和RAD001联用可以有效地抑制TP53 和RB1 双突变的小细胞肺癌的生长。我们在更多的小细胞肺癌细胞系中对这些药物的抗癌效率进行了验证，并且实验表明这些药物均可诱导小细胞肺癌的细胞周期阻滞和凋亡。我们首次发现了NaCl可以增强digoxin的抗癌活性。在本项目我们重点研究了digoxin和NaCl联用以及BEZ-235和RAD001联用的抗癌机理。1）研究表明digoxin和NaCl联用提高小细胞肺癌细胞内钠离子和钙离子的水平以及静息膜电位，导致细胞色素C的释放，从而诱导细胞的凋亡。我们也发现NaCl通过诱导ATP1A1的表达显著增强digoxin杀伤小细胞肺癌的活力；2）研究表明BEZ-235和RAD001两药联用通过降低MCL-1的表达协同抑制小细胞肺癌的生长。最后我们在小细胞肺癌移植小鼠模型中，验证了digoxin和NaCl联用以及BEZ-235和RAD001联用显著地抑制小细胞肺癌移植瘤的生长。该项目发现了新的有效的小细胞肺癌靶向治疗药物，具有潜在的临床应用价值。依托本项目已发表4篇SCI文章，项目成果发表后人民日报以“小细胞肺癌靶向治疗研究获重要进展”为题进行了报导。