SGK1动力学行为调控与肿瘤细胞命运的抉择

Serum and glucocorticoid-inducible kinase 1(SGK1) exists a negative feedback loop regulatory pathway with p53. In recent years, high level of researches focuses on p53 dynamics have been reported.However, the pulsatile SGK1 dynamics still remain unknown.Our previous data show that γ-irradiation and SGK1 chemical inhibitor cause dynamics fluctuation of intracellular SGK1. The structure of Wogonin is similar to SGK1 chemical inhibitor,which could inhibit expression of SGK1. And the inhibitory effects with different SGK1 dynamics could induce different cell fates of non-small cell lung cancers cancer cells such as cell cycle arrest,senescence and apoptosis. Therefore, this study is firstly based on cell model , by using different doses and interfering key metabolic enzymes,which could induce different features and intensities of SGK1 dynamics, by combining studies(PK-PD) of drug pharmacokinetic parameters and SGK1 pharmacodynamic parameters.The study elucidates the molecular mechanism of cell fate decisions under drug stimulations. Then we design the animal dosing regimens。Further study intrinsically links between SGK1 dynamics and drug effects of orthotopic transplantation tumor in the animal level. The project provides a reference for the selection and optimization of clinical dosing regimens, and which is an extension of pharmacokinetic studies.

血清和糖皮质激素诱导的蛋白激酶1(SGK1)与p53之间存在负反馈环调控通路。近年来，有高水平研究关注p53的动力学现象，而关于SGK1的动力学研究尚属空白。我们的前期研究发现，γ射线、SGK1化学抑制剂均能引起细胞内SGK1的动力学波动；汉黄芩素与SGK1化学抑制剂结构类似，对SGK1表达有抑制作用，能够诱导细胞进入不同的细胞命运（周期抑制/衰老/凋亡），同时诱发不同的SGK1动力学行为。本研究首先基于细胞模型，通过采用不同给药方案及干扰关键代谢酶等手段，诱导出不同特征与强度的SGK1动力学谱，通过药代动力学参数与SGK1动力学参数的药动-药效学结合研究，阐明药物刺激下细胞命运抉择的分子机理；并据此设计整体给药方案，进一步在动物水平考察SGK1波动动力学与原位移植瘤治疗效果的内在联系。本项目研究为临床药物给药方案的选择与优化提供了参考依据，是药物代谢动力学领域研究内容的延伸。

本研究首先进行了SGK1蛋白在非小细胞肺癌组织中的表达水平考察，检测新鲜NSCLC及癌旁组织标本中SGK1的表达，将肿瘤组织及相对应的癌旁组织制作组织芯片，统计分析SGK1的表达与患者各项临床病理参数之间的关系，结果显示：SGK1蛋白在55.36%的肺癌组织中呈高表达，在54.02%肺癌组织中呈低表达或无表达，差异有统计学意义; SGK1蛋白的高表达(HR, 1.726, 95% CI, 1.396-2.865; P＜0.001)和TNM分期(HR, 1.281, 95% CI, 1.075-1.742; P＜0.001)是影响NSCLC预后的独立因素，SGK1高表达组较SGK1低或无表达组生存率差。接着，我们进行了单细胞及群体细胞的的SGK1 蛋白波动动力学的研究，发现20μM 汉黄芩素分别作用于A549细胞0.5h/2h/4h能诱导细胞进入细胞周期抑制/细胞衰老/细胞凋亡的不同细胞命运；在不同的细胞状态下SGK1蛋白动力学在波动个数、振幅、周期等方面存在显著差异；沉默UGT1A3，会使得细胞代谢汉黄芩素速度减慢，使其在细胞内累积，SGK1蛋白波动变慢。我们进一步进行了汉黄芩素细胞药代动力学与SGK1 波动动力学PK-PD 模型的研究，结果显示汉黄芩素在A549细胞中呈浓度与时间依赖性摄取，对持续给药及给药后撤药的PK-PD模型分别进行了拟合，拟合效果较好。通过建立人非小细胞肺癌裸鼠原位种植转移模型，设计了多种给药方案，我们发现低剂量短间隔静脉注射与高剂量长间隔组相比，肿瘤体积抑制率无显著性差异，且低剂量短间隔组动物体重平均值较高，状态较好，且组织中与细胞不同命运相关的基因表达有显著差异。研究结果为临床药物给药方案的选择与优化提供了参考依据，靶向干扰SGK1细胞动力学行为可能为包括肺癌在内的多种疾病的药物治疗提供一种新的用药策略。