ABCC1基因多態(tài)性功能研究和eIF3a調(diào)控肺癌化療耐藥分子機制研究.pdf

1、多藥耐藥(Multidrug Resistance，MDR)是目前腫瘤治療的一大障礙，其發(fā)生機制較為復(fù)雜，主要可以歸為兩類，一類是抗腫瘤藥物不能被有效輸送到作用靶點，另一類是遺傳學(xué)或者表觀遺傳學(xué)改變導(dǎo)致細胞自身產(chǎn)生耐藥。前一種機制的典型代表是藥物外排泵的作用，它們的表達可以使藥物被細胞泵出，從而使抗腫瘤藥物在細胞內(nèi)積聚不到殺滅腫瘤細胞的濃度，最終導(dǎo)致細胞耐藥。后一種機制的典型代表是DNA修復(fù)，大量抗腫瘤藥物的作用是破壞腫瘤細胞DNA，如

2、果某些DNA修復(fù)蛋白表達升高，腫瘤細胞通過修復(fù)藥物破壞的DNA而產(chǎn)生耐藥。本論文將從遺傳藥理學(xué)和翻譯調(diào)控兩個角度深入探討這兩種機制在腫瘤MDR中的作用。
　　 遺傳藥理學(xué)(Pharmacogenetics)是研究由遺傳變異引起的藥物反應(yīng)異常的學(xué)科，主要集中研究引起藥物反應(yīng)個體和群體差異的變異基因。藥物基因組學(xué)(Pharmacogenomics)是研究個體遺傳差異與藥物效應(yīng)之間相互關(guān)系的學(xué)科，研究整個基因組范圍內(nèi)所有編碼與藥物代謝

3、、體內(nèi)轉(zhuǎn)運、效應(yīng)有關(guān)蛋白質(zhì)的基因，其分子基礎(chǔ)是基因多態(tài)性。遺傳藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，藥物代謝酶、受體和轉(zhuǎn)運體活性的改變是導(dǎo)致臨床上藥物治療中出現(xiàn)藥物反應(yīng)個體差異常見原因，藥物代謝酶、受體和轉(zhuǎn)運體基因的遺傳多態(tài)性是藥物作用個體差異的重要決定因素。許多藥物轉(zhuǎn)運體表現(xiàn)出基因多態(tài)性并影響藥物作用。本論文就使用了薈萃分析和系統(tǒng)評價的方法研究了非小細胞肺癌鉑類聯(lián)合化療的遺傳藥理學(xué)。
　　 ATP結(jié)合盒(ATP-binding cassette，A

4、BC)轉(zhuǎn)運體過表達是腫瘤產(chǎn)生 MDR的重要原因，ABC轉(zhuǎn)運體超家族有49個成員，分為7個亞家族，分別命名為從ABCA到ABCG, ABCC1是ABCC亞家族中第一個被發(fā)現(xiàn)的基因，它從多藥耐藥小細胞肺癌細胞株H69AR中克隆得到。它是很多藥物和代謝物的轉(zhuǎn)運體，在人體生理，病理和藥理過程中發(fā)揮重要作用。因此，ABCC1多態(tài)與疾病易感性，藥物反應(yīng)和治療效果有密切關(guān)系。Cys43Ser, Thr73Ile，Arg723Gln和Arg1058Gl

5、n是目前亞洲人群中發(fā)現(xiàn)的四個常見突變，當(dāng)前尚缺乏這些多態(tài)在中國人群中的分布頻率和它們對ABCC1功能影響的研究。本論文將研究這四個突變在中國人群中的分布情況，并且使用體外重構(gòu)突變的方法在細胞模型上研究它們對ABCC1表達和功能的影響。在明確Arg723Gln可以顯著影響ABCC1介導(dǎo)的MDR后，我們又進一步在臨床患者中研究該突變與肺癌易感性和化療療效的關(guān)系。
　　 翻譯調(diào)控是另一項腫瘤MDR的重要機制。真核生物翻譯調(diào)控主要發(fā)生在

6、起始階段，也是翻譯的限速階段。這一過程有10個以上的翻譯起始因子(eukaryotic initiation factors，eIFs)參與。eIF3是翻譯起始因子中最大，最復(fù)雜的一個，它由13個亞基組成，分別命名為eIF3a到eIF3m，它參與翻譯起始的所有步驟。eIF3a是eIF3最大的亞基，有研究表明它可以調(diào)控一些蛋白的合成，包括α-tubulin、核苷酸還原酶M2(ribonucleotide reductase M2，RRM2

7、)和p27等。它同時也可以調(diào)控細胞的增值、周期和分化。以往認(rèn)為eIF3a是看家基因，但是最近的研究發(fā)現(xiàn)它實際上與腫瘤發(fā)生和耐藥密切相關(guān)。很多腫瘤中發(fā)現(xiàn)eIF3a的高表達，比如肺癌、乳腺癌、宮頸癌、胃癌和食管癌等，體外實驗也表明在NIH3T3細胞中高表達eIF3a可以導(dǎo)致細胞惡性轉(zhuǎn)化。因此它是腫瘤細胞維持惡性表型的重要因子，此外，高表達eIF3a的富頸癌和食管癌患者比低表達eIF3a的患者預(yù)后要好。這些研究提示eIF3a與腫瘤療效密切相關(guān)

8、。本論文的研究發(fā)現(xiàn)eIF3a可以調(diào)控細胞DNA修復(fù)能力來影響腫瘤細胞耐藥。
　　 由于眾多的抗腫瘤藥物作用于癌細胞DNA，因此DNA修復(fù)能力增加是腫瘤MDR的重要機制。DNA修復(fù)有多種途徑，主要分為5大類:直接修復(fù)(Direct Repair)、核酸剪切修復(fù)(Nucleotide ExcisionRepair, NER)、堿基剪切修復(fù)(Base Excision Repair, BER)、雙鏈破壞修復(fù)(Double-strand

9、 Break, DSB)和交聯(lián)損傷修復(fù)(interstrand cross-linksrepair)。其中NER與順鉑耐藥密切相關(guān)，因此我們首先研究了NER活性在腫瘤細胞中升高的機制。我們發(fā)現(xiàn)eIF3a可以通過調(diào)控部分NER通路蛋白的翻譯來影響細胞DNA修復(fù)能力，最終導(dǎo)致臨床上eIF3a表達水平與肺癌患者化療療效密切相關(guān)。我們還進一步證明了eIF3a調(diào)控NER通路蛋白RPA2翻譯的機制之一是結(jié)合它的IRES。在此基礎(chǔ)上，初步研究了eIF

10、3a對其他DNA修復(fù)通路蛋白的總體調(diào)控情況。
　　 本課題的主要研究結(jié)果如下:
　　 1.ABCC1基因的G2168A(Arg723Gln)突變在中國漢族人群中的頻率高于其他三個突變。并且該突變可以顯著影響ABCC1介導(dǎo)的藥物耐藥。
　　 2.ABCC1 G2168A(Arg723Gln)為中國人群中，尤其是老年人中潛在的肺癌易感性生物標(biāo)記物，它與肺癌化療療效無關(guān)。
　　 3.eIF3a可以調(diào)控DNA修復(fù)

11、相關(guān)蛋白的表達，改變細胞對破壞DNA結(jié)構(gòu)與功能類抗腫瘤藥物的耐藥性，從而導(dǎo)致臨床上不同eIF3a表達水平的患者對于化療的耐藥性不同。
　　 4.eIF3a可以結(jié)合并調(diào)控RPA2 IRES活性。
　　 5.下調(diào)eIF3a表達可以上調(diào)DNA修復(fù)途徑蛋白表達，并抑制DNA破壞及其下游相關(guān)途徑蛋白。二者配合使eIF3a在細胞DNA修復(fù)過程中發(fā)揮重要作用。
　　 6.薈萃分析和系統(tǒng)評價表明目前尚未發(fā)現(xiàn)與非小細胞肺癌鉑類聯(lián)合