复发难治多发性骨髓瘤中NF-κB介导硼替佐米旁路耐药机制及其精准靶向治疗对策

Despite recent significant advances of therapies over the past decade, multiple myeloma (MM) remains incurable, mostly due to drug-resistance. Bortezomib (BTZ) is the first-line treatment, to which patients initially respond well while nearly all patients will eventually relapse (RRMM) and become resistant to standard therapeutic agents. Since genomic sequencing fails to identify any meaningful mutation of the PSMB5 gene in MM patient samples, it suggests an unknown mechanism, other than target modification, accounting for BTZ resistance. Very recently, we have demonstrated that abnormalities in apoptosis and autophagy machinery functionally contribute to acquired BTZ resistance, arguing a signal bypass mechanism. However, the upstream events remain to be defined.MM is an NF-κB-addictive disease, whereas NF-κB is a primary target of BTZ. In this context, our preliminary data showed that NF-κB was constitutively activated in BTZ-resistant MM cells, in association with the alterations in expression of the core signaling molecules, suggesting the involvement of NF-κB in the bypass mechanism for BTZ resistance. To address this hypothesis, here we propose three specific aims: to define abnormalities of both canonical and non-canonical NF-kB pathways in BTZ-resistant MM cells and their clinical significance; to examine whether NF-κB acts to mediate BTZ resistance via regulating the signaling network for cross-talk between apoptosis and autophagy (particularly mitophagy); to exploit the NF-κB-mediated bypass mechanism of BTZ resistance in development of novel precisely targeted strategies for the treatment of RRMM.

多发性骨髓瘤(MM)目前仍不可治愈，最主要原因是耐药。一线药物硼替佐米(BTZ)初治疗效显著，但几乎全部复发并获得耐药，即复发难治MM(RRMM)，目前缺乏有效治疗。二代测序排除了靶基因修饰与临床BTZ耐药的关系，BTZ耐药机制不明。我们前期研究发现：凋亡和自噬调节的异常，与BTZ获得性耐药相关，提示信号旁路机制，但其上游途径不清。MM为一种NF-κB依赖性疾病，后者是BTZ的主要靶点，但NF-κB是否参与BTZ耐药，仍属疑问。前期实验显示，NF-κB途径信号分子异常可能参与BTZ耐药的旁路机制。因此，本项目拟进行以下研究：探明BTZ获得性耐药细胞中经典和非经典NF-κB途径的信号分子异常及其临床意义；解析NF-κB通过调节自噬(线粒体自噬)-凋亡交互作用信号网络介导BTZ获得性耐药机制；探索靶向NF-κB介导BTZ耐药分子机制的RRMM治疗策略。为MM精准靶向治疗提供新的思路和策略。

复发难治多发性骨髓瘤（RRMM）是当前临床面临的重大难题，尽管新药不断获批进入临床，但其能否改善RRMM的不良预后和生存，仍不明确。蛋白酶体抑制剂硼替佐米（Btz）作为MM的最主要一线疗法，初治疗效显著，但复发后产生耐药（即获得性耐药），其耐药机制不明确，亦缺乏相应的分子靶点。本项目的研究首先通过基于二代测序的多组学分析（包括基因组学、转录组学、及蛋白组学和蛋白翻译后修饰PTM组学），发现和鉴定RRMM获得性耐药相关的可能靶点及其信号途径（特别侧重NF-kB通路），进而针对这些候选靶点和通路进行功能和临床意义的研究，重要结果包括：1）完成Btz获得性耐药细胞系和RRMM患者样本的基因组和转录组测序、及蛋白组及PTM组学分析，揭示了NF-kB介导Btz 耐药的分子机制及其相关的信号途径和候选分子靶点（包括IRF4、Myc、Mcl-1、BIRC2/cIAP1、ARNT/HIF-1b、JMJD2A/KDM4A、SQSTM1/p62等），并发现在Btz耐药细胞中IRF4、p62及多种蛋白酶体亚基（如PSMD4、PSMD2等）泛素化明显增加，提示蛋白PTM在Btz耐药中发挥重要作用（如通过蛋白酶体自噬机制）；2）首次发现NF-kB通过调节IRF4及其下游分子Mcl-1和cIAP1介导Btz获得性耐药，提出NF-kB-IRF4-Mcl-1/cIAP1这一新途径，同时发现，MM中IRF4基因突变（如K59N、K123R）为失活性突变，而在IRF4缺失/沉默或失活突变的MM细胞中，NF-kB可直接调节Myc的表达，提示Btz耐药细胞中的NF-kB激活，可能通过不同机制介导获得性耐药；3）首次发现NF-kB通过调节ARNT/HIF-1b表达介导Btz获得性耐药，Btz耐药细胞中NF-kB和HIF两大转录因子途径同时激活，进一步分析其相互调节关系，发现ARNT/HIF-1b作为NF-kB的下游新靶点，介导获得性或缺氧微环境诱导的耐药；4）首次发现NF-kB通过与表观修饰酶KDM4A交互调节，参与Btz获得性耐药，鉴定出KDM4A在MM中起肿瘤抑制因子的作用，其与NF-kB间存在相互的负调节作用；5）NF-kB调节p62介导蛋白酶体自噬参与获得性耐药（另立题研究）。因此，本项目研究已系统阐明了NF-kB介导的Btz获得性耐药的分子机制，并为RRMM的精准治疗提供了新的思路和分子靶点。