显微光学成像术研究紫杉醇诱导肿瘤细胞内质网空泡化和类副凋亡的分子调控机理

细胞死亡的分子机理是恶性肿瘤分子靶向治疗和新药设计的基础。我们最近首次发现了紫杉醇诱导不依赖于caspases的内质网(ER)空泡化和形态学上类似副凋亡(paraptosis)的新细胞死亡形式，但是ER空泡化和细胞死亡以及二者之间关联的分子调控机理完全不清楚。本项目拟以细胞分子生物学技术、电镜成像以及高时空分辨率多通道显微光学成像技术为手段，以人肺癌细胞以及皮下种植肿瘤细胞小鼠为模型，以线粒体、内质网、Bcl-2家族蛋白、ER应激蛋白以及相关激酶的动态时空特性和分子调控机理为切入点，分别在细胞和动物水平进一步研究和探索紫杉醇诱导肿瘤细胞ER空泡化和类副凋亡的细胞信号转导机制，发现紫杉醇诱导肿瘤细胞ER空泡化和类副凋亡的作用新靶点，为发展新的恶性肿瘤分子靶向治疗方案和药物，改进紫杉醇治疗凋亡抗性肿瘤的临床应用提供实验依据和理论指导。

超额完成了项目的各项任务和指标。在本项目的资助下，申请人以通讯作者发表学术论文20篇，其中SCI收录论文15篇（SCI影响因子总合45.275(2012)），按照中科院2012年SCI杂志分区表有9篇2区论文，3篇3区论文。另外，申请的一项国家发明专利进入二审阶段。. 按照项目计划研究内容和方案，首先在细胞水平进一步研究了紫杉醇诱导肿瘤细胞质网空泡化死亡或细胞类副凋亡的机制；然后从实验上证明了紫杉醇可以通过诱导肿瘤细胞质网空泡化死亡或细胞类副凋亡的方式抑制裸鼠在体肿瘤的生长。具体研究成果如下：(1)紫杉醇(70 M)诱导了A549 细胞时间依赖性的细胞质空泡化死亡；(2) 线粒体和caspase-3并没有参与紫杉醇诱导的细胞类副凋亡过程；(3) Bcl-XL 蛋白没有参与紫杉醇诱导的细胞类副凋亡过程；(4)内质网(ER)应急没有参与紫杉醇(诱导的细胞质空泡化与细胞类副凋亡过程；(5) 紫杉醇诱导的细胞质空泡化死亡不是衰老；(6)紫杉醇诱导的细胞质空泡化死亡不是胀亡；(7)在体实验表明紫杉醇可以通过诱导诱瘤细胞质空泡化死亡的方式抑制肿瘤的生长和延长动物的寿命。以上研究结果发表在SCI收录学术期刊J Cell Biochem (2012), J Innova Opt Healh Sci(2013) 和 J cell Physiol(2010)。. 在该项目资助下，申请人研究了白藜芦醇诱、青蒿素及其衍生物双氢青蒿素和青蒿琥酯诱导非小细胞肺癌细胞凋亡的分子机理，首次揭示了caspases活化环、Bak以及AIF在三种天然植物药诱导肿瘤细胞凋亡的独特分子调控机制，研究结果分别发表在国际权威期刊Apoptosis(2012, 2013, 2014), J Cell Physiol(2012)，PLos One(2013)，Cell Signal(2012)，Mol Cell Biochem(2011)和Pathol Oncol Res (2012)。 另外，在该项目资助下，申请人建立和发展了多种活细胞中显微FRET定量成像分析技术，在显微技术方面SCI影响因子长期排在第一的国际权威期刊Microscopy and Microanalysis(2012，2013)以及APPL Phys Lett(2012)发表了系列学术论文，并申请了一项国家发明专利。