基于PDX模型的神经母细胞瘤临床耐药机制动态研究

Neuroblastoma (NB) is the most common extracranial solid cancer in children. Chemotherapy is the main treatment for the neuroblastoma patients diagnosed at stage II and above. However, acquired-drug resistance and the followed relapse become the main reason for poor prognosis of neuroblastoma patients. Despite the success of resistant cell line based studies, there is a great need to establish new pre-clinical model for new insight into clinical drug resistance. Patient-derived xenograft (PDX) is an ideal model for the pre-clinical study by implementing the primary tumors directly from the patient into an immunodeficient mouse. Here, we first propose to establish PDX model of neuroblastma and treat the PDX mouse with the clinical chemotherapy regime for neuroblastoma to create the drug-resistant PDX model. We then employ the proteomics approach to quantitatively monitor protein expression during the process of drug resistance in proteome wide to investigate the underline mechanism and develop the potential biomarkers. We will further optimize the chemotherapy regimen accordingly and validate the new chemotherapy regimen on the neuroblastoma PDX mouse. This project will provide a novel insight into the drug resistance of neuroblastoma with the aim to improve the prognosis of the children diagnosed at high stage of neuroblastoma.

神经母细胞瘤是儿童最常见的颅外实体肿瘤。化疗是Ⅱ期以上神经母细胞瘤的主要治疗方法。然而，化疗后期出现的获得性耐药及耐药后肿瘤的复发成为目前神经母细胞瘤患者化疗预后不良的主要原因。基于耐药细胞株平台为神经母细胞瘤的耐药机制研究提供了初步的理论基础，但面对复杂的临床耐药问题耐药细胞株平台的局限性日益明显。人源肿瘤组织异种移植（PDX）模型最大程度上保留了肿瘤的生物学特点，为肿瘤相关研究提供了一个理想的平台。本课题提出构建神经母细胞瘤PDX模型，通过模拟神经母细胞瘤临床化疗诱导构建耐药型神经母细胞瘤PDX模型，结合蛋白质组学技术观察诱导耐药过程中蛋白表达谱的动态演变，深入研究神经母细胞瘤获得性耐药的分子机制并筛选相关标记物，为临床克服神经母细胞瘤耐药提供理论依据；在此基础上通过PDX模型优化和改进现有化疗方案以克服或延缓临床耐药，以达到改善神经母细胞瘤患者预后的临床目的。

神经母细胞瘤患者在化疗初期对现有的临床化疗方案的反应效果好，大部分患者的瘤体有明显缩小、床症状有显著缓解，然而一定疗程后，相当一部分患儿对原有化疗方案失去敏感性，出现多药耐药性而复发和/或转移，获得性多药耐药性成为了目前化疗药物治疗神经母细胞瘤的主要阻碍。本项目的主要研究内容为基于神经母细胞瘤的PDX模型，我们发现高危组、未治疗的肾上腺来源的神经母细胞瘤较方便构建PDX模型，同时绘制了敏感型与耐药型神经母细胞瘤的蛋白质表达谱，研究神经母细胞瘤中潜在性的与耐药相关的基因及其参与差异性调控网络。首先，我们通过敏感型与耐药型神经母细胞瘤的细胞株进行了全蛋白质表达谱的分析，发现了神经母细胞瘤中ANXA2可通过影响NF-κB信号通路介导凋亡相关蛋白的改变从而调控细胞化疗抵抗活动；通过对外周血及神经母细胞瘤组织中Galectin-1进行研究，我们发现外周血及大体组织中的Galectin-1表达可作为检测化疗抵抗的分子标记物；通过对LGMN蛋白的研究，我们阐明了基于其剪接介导的EMC-AANL-DOX具有良好的特异性和功效以及低毒性，具有潜在NB治疗价值。通过对神经母细胞瘤治疗结束后患者长期服用维甲酸进行诱导分化治疗效果不佳的思考，综合了多项数据库研究结果分析确定了UCHL1在NB细胞分化中的关键作用，其可正调控维甲酸诱导分化，这与AKT和ERK1 / 2信号激活显著相关。本项研究通过生物分子学技术、蛋白质组学、PDX模型构建及RNAseq的方法研究了神经母细胞瘤PDX模型构建的方法技巧、神经母细胞瘤耐药过程中的潜在分子靶点，为靶向治疗化疗抵抗的神经母细胞瘤患者提供了特异性靶点，为克服神经母细胞瘤中原发性耐药问题实现靶向治疗提供理论基础。