炎症因子HMGB1及其抑制剂在调控肺癌放射敏感性的作用及其机制的研究

Radiotherapy is one of important strategies for controlling lung cancer before and after surgery, as well as for advanced stage lung cancer. In the preliminary studies, a marked changes of HMGB1 (high mobility groups box 1) , a inflammation related protein, was found to be related to radiotherapy of lung cancer by techniques of clinical proteomics. Further studies discovered a negative relationship between radiosensitivity and the expression level of HMGB1 protein in lung cancer cell lines examined, a obvious alteration of radiosensitivity in lung cancer cells with a factitious increase or decrease of HMGB1 expression, and a protein-protein interaction of HMGB1 and BRCA1, a DNA damage repair gene. Therefore, this project is designed to deeply study, based on a large numbers of preliminary results, the exact detail function of HMGB1 and the underlying molecular mechanism(s) in mediating radiotherapy of lung cancer by using in vitro and in vivo models, and to investigate the effects of specific HMGB1 inhibitors on HMGB1-mediated radiosensitivity. It is expected that these studies will provide evidence and foundation for further exploration of potential application of HMGB1 as a novel target gene in improving radiotherapy of lung cancer, and are of value and significance either in basic research and clinical application in future in improving lung cancer radiotherapy.

放疗是肺癌手术前后以及中晚期乳腺癌治疗的重要的治疗手段。在前期研究中，我们采用临床蛋白组学筛选肺癌放疗相关蛋白研究中发现炎症因子HMGB1 (高迁移率族蛋白1) 表达明显改变，辐照诱导HMGB1释放增加。进一步实验发现肺癌细胞中HMGB1的表达水平与其放射敏感性显负相关性，人为提高或降低HMGB1表达水平可明显改变肺癌细胞的放射敏感性，并证实HMGB1蛋白与DNA损伤修复蛋白BRCA1结合。本项目拟在大量前期预实验研究的基础上采用肺癌体外内模型深入研究HMGB1在调节肺癌放疗的详细功能，明确调节分子机制，探讨特异性抑制剂阻止HMGB1释放干预HMGB1介导的肺癌放疗敏感性。通过一系列临床前研究，为HMGB1作为肺癌放射治疗新靶向基因在提高肺癌放疗疗效中的应用提供必要的研究依据和实验基础。因此，这项研究无论在提高肺癌放疗疗效的基础研究还是在将来临床研究上的应用都具有重要的研究价值和临床意义。

肺癌属于多基因疾病，即多个基因变异共同参与发病，存在一些与肺癌发生的风险位点，例如染色体13q12位点。本课题研究的HMGB1基因正是位于13q12.3。我们提出了“HMGB1是肺癌放射治疗敏感性调节的一重要靶向基因”新假说。本项目的体内外细胞与动物实验研究结果发现，HMGB1表达水平与肺癌gamma和X射线的放射敏感性确实存在一明显负相关性，提高或减少HMGB1的表达水平降低或增加了体外肺癌细胞放射敏感性和动物肺移植肿瘤的放射疗效。HMGB1的表达水平改变也导致了辐照诱导的周期阻滞、DNA损伤和修复、细胞凋亡等改变。抑制HMGB1释放的药物（包括乌司他丁，雷钡霉素，异丙酚等）都可以在不同程度上提高肺癌放射敏感性。这些研究结果证实了HMGB1确实是一重要的肺癌放射治疗敏感性调节基因。.机制研究结果揭示，改变HMGB1表达明显影响了ATM、BRCA1和RAD51DNA损伤修复蛋白的表达，显正相关。HMGB1可分别与ATM和BRCA1相互结合，HMGB1蛋白中Box B结构域则是必需的。降低ATM和/或BRCA1的表达可抑制肺癌细胞对HMGB1调节功能。这些研究结果表明靶向调节ATM和BRCA1可能是HMGB1功能的重要机制。.我们已开展了用于肺癌放射治疗敏感性检测的HMGB1血液检测试剂盒的研发工作。我们也已经合成了一系列根据乌司他丁药物结构的优化化合物，并已确认了 3种特异性强，活性高的新HMGB1抑制剂。这些项目有望在2-3年内进入临床试验。本项目的完成为肺癌放射治疗耐辐射性、提高肺癌放射治疗疗效的针对性靶向基因研究和临床方案提供了新的研究方向，同时也培养了一批年轻科研人员。因此，本项目研究成果具有重要的临床意义、研究价值和应用前景。