雄黄有效成分硫化砷对胃癌侵袭和转移的抑制作用及分子机制研究

Two traditional Chinese medicines, realgar (active components As4S4) and arsenic trioxide (active components As2O3), have been sucessfully used in the treatment of hematopoietic malignant diseases, especially acute promyelocytic leukemia(APL) and chronic myeloid leukemia(CML).Recently, arsenicals are found to have anticancer activities on a variety of solid tumor cell lines. Realgar can be taken orally with mild toxicity, which is quite different from As2O3, suggesting it might be a potent drug for the digest tract cancer. However, the therapeutic action of As4S4 on gastric cancer have not been reported before. In our previous studies, we found As4S4 exerted significant anti-tumor effects on gastric cancer cells through inhibiting cell proliferation and inducing apoptosis, while the cytotoxic effects of As4S4 on normal human cells were mild. In this proposal, we aim to investigate the molecular basis of its inhibitory effect on the invasiveness and metastatic potential of gastric cancer. We will use the next generation sequencing technology， gene expression profiling and protein chip analysis to identify the target genes. We will further analyze the individual genes identified and test them in cell lines and athymic mice to examine their functional role in the invasivenss and metastatic potential of gastric cancer, by using siRNA techniques as well as other techniques. This study will provide insight into the pathway targeted by Arsenic Sulfide in inducing apoptosis and cell cycle arrest and establish foundation for future therapeutic application and enrich the theories of "poisonous drugs treating poisoning" in traditional Chinese medecine.

传统中药雄黄（有效成分为硫化砷）和砒霜（氧化砷）用于治疗白血病疗效肯定，得到国际公认。研究发现，砷剂对多种实体肿瘤细胞株有抑制作用。与氧化砷不同，硫化砷是口服药，用药方便且毒副作用更小，对胃癌等消化道肿瘤将更具有应用前景。目前国内外尚无硫化砷治疗胃癌的相关报道。我们在前期研究中发现硫化砷有抑制胃癌细胞生长增殖并促其凋亡的作用，而对正常人肝细胞无明显影响。本项目中，我们拟在胃癌细胞株和胃癌原位移植鼠模型中观察硫化砷对胃癌侵袭转移能力的抑制作用，了解其诱导胃癌细胞分化的可能性，并通过基因芯片/二代测序、蛋白芯片分析筛选可能的靶基因/突变位点和蛋白，在移植鼠和胃癌患者的组织标本中进行表达检测；通过基因沉默等进行靶点的功能学验证。本研究将为硫化砷个体化治疗胃癌提供理论基础和科学依据，将进一步丰富对砷剂诱导细胞凋亡和分化治疗肿瘤的认识，充实中医"以毒攻毒"理论。

硫化砷是传统中药雄黄的主成分。在以往研究发现硫化砷有抑制肿瘤细胞作用而对正常人肝细胞无明显影响的基础上，我们观察了硫化砷对胃癌生长增殖和侵袭转移的抑制作用，并研究了其作用机制，取得了丰硕成果：. 硫化砷对胃癌细胞具有时间剂量依赖性的生长抑制和凋亡诱导作用，而对人正常胃粘膜细胞GES-1的作用很弱。硫化砷通过调控PML和P53调节NFAT家族经典成员（NFATc1，2，3，4）的表达，从而引起下Bcl-2/Bax、MDM2、c-myc等的调变，而NFATs蛋白和P53通路之间存在着复杂交互的调节作用。. 硫化砷可以抑制胃癌细胞的侵袭和迁移能力。在移植鼠模型中也证实了硫化砷有明显的抑瘤作用，其抑制侵袭转移的作用可能是与增加细胞间粘附能力，减少新生毛细血管形成等有关。进一步地，应用芯片筛选了胃癌细胞在硫化砷作用前后差异表达的基因，用其 mimics或inhibitor转染细胞后进行观察，结合胃癌患者组织表达检测，发现硫化砷可能通过调控miRNA135b-5p、4665-3p的表达来抑制胃癌细胞的侵袭转移。. 胃癌细胞株对砷剂的敏感性存在着显著差异，与其NFATc3基础表达量存在一定程度的正相关；NFATc3是促癌因子，沉默NFATc3表达导致肿瘤生长受抑；过表达或沉默细胞内NFATc3蛋白水平后，细胞对硫化砷的敏感性也会发生相应变化，这些提示NFATc3可能是硫化砷治疗胃癌的靶点，有望成为硫化砷疗效预测因子。. 此外，我们还发现，硫化砷与顺铂没有交叉耐药，与BRD4抑制剂JQ1、顺铂、伊立替康及cox-2抑制剂塞来昔布合用均具有协同抑制胃癌细胞的作用，在P53野生型细胞株中此协同作用更明显。. 这些结果丰富了我们对硫化砷抗瘤作用的认识，有助于我们进一步了解肿瘤发生、发展、转归和细胞凋亡的信号传导通路调控网络。通过本项目研究，我们发现了硫化砷抗肿瘤的一个全新的机制，涉及到NFAT、PML与P53等通路的复杂调控，对了解NFAT通路在许多生理和病理过程中的调节作用也有着重要意义。此外，我们的研究提示NFATc3有望成为临床筛选胃癌敏感人群进行硫化砷治疗的分子标志。这些发现为硫化砷应用于胃癌的个体化治疗提供了理论基础和科学依据，有重要的应用价值。