一种新齐墩果酸衍生物银莲花素A靶向ABC蛋白逆转骨肉瘤化疗耐药作用机制研究

Osteosarcoma chemotherapy multidrug resistance（MDR） is the urgent need to solved problem. Upregulation the ATP-binding cassette（ABC）family, including ABCC1, ABCB1 and ABCG2 abnormally, is one of the major cause to multidrug resistance in cancer, which eventually leads to the failure of cancer chemotherapy. Raddeanin A (RA), is a cytotoxic oleanane-type triterpenoid saponin, a traditional Chinese medicinal herb, which suppresses the angiogenesis, inhibits the cell proliferation and induces cell apoptosis, and so on. Our previous work has demonstrated that RA can significantly decrease the viability of osteosarcoma cells in vitro and in vivo，and decrease the viability of multidrug resistance osteosarcoma cells especially. The precious work suggestted that RA reverses multidrug resistance by targeting ABC family in osteosarcoma. Therefore we proposed that RA target ABC family to active the Erk/Jnk/c-Jun signaling pathways, and activation of the transcription regulatory factors c-Jun (AP-1) ,which combinated on the promoter region of the ABC family, inhibits the protein expression of ABC family.We will use the CRISPR CAS9 gene edit and varies of other experimental technique, to investigate the molecular mechanism of reversing multidrug resistance by targeting the ABC family in human osteosarcoma. The application of RA to restore sensitivity of osteosarcoma MDR cells to the cytotoxic effects of chemotherapeutics will be useful for further study of MDR in human cancer and may ultimately benefit cancer patients.

骨肉瘤化疗耐药是当今亟待于解决的难题。 ABC家族蛋白的异常高表达，在耐药机制中扮演重要角色。从天然物筛选新的抗肿瘤化合物具有广阔前景，银莲花素A（RA）是齐墩果烷为母核的三萜皂苷类化合物，具有抑制血管生成、细胞增殖和诱导凋亡等作用。本项目前期工作表明，RA对尤其是耐药骨肉瘤细胞具有良好的杀伤作用，在体内抑制骨肉瘤的生长，且RA可抑制ABCB1、ABCC1和ABCG2的表达，激活JNK通路。因此我们提出假说，RA靶向ABC家族蛋白逆转骨肉瘤耐药，其机制为Erk/JNK/c-Jun信号通路激活，活化转录调控因子c-Jun（AP-1），结合ABC家族启动子，抑制ABC蛋白表达，从而逆转耐药。本项目拟使用CRISPR CAS9和其他多种实验技术，阐明RA靶向ABC家族逆转骨肉瘤化疗耐药的分子机制，为解决临床化疗耐药难题提供扎实的理论基础。

骨肉瘤（osteosarcoma，OS）是一种在青少年中常见的原发恶性骨肿瘤。目前骨肉瘤化疗药物治疗面临的最大困境之一是肿瘤化疗耐药。银莲花素A（Raddeanin A ，RA）是一种齐墩果烷为母核的三萜皂苷类化合物，具有抑制血管生成、细胞增殖和诱导凋亡等多种抗肿瘤作用，但对RA对于在人骨肉瘤中的逆转耐药作用尚待研究。本课题中，我们研究了RA在骨肉瘤细胞和耐药骨肉瘤细胞中的抗肿瘤作用及其作用的分子机制。RA对于骨肉瘤非耐药细胞和耐药细胞均具有抑制细胞增殖和克隆形成，诱导细胞凋亡作用，且作用效果呈剂量依赖性。RA在骨肉瘤及其耐药细胞中可抑制IL-6 (IL-6)诱导的JAK2/STAT3信号通路激活以及相关通路蛋白的表达。并且检测到，与对照组相比，耐药骨肉瘤细胞中多药耐药ABC家族蛋白MDR1和STAT3以及磷酸化STAT3的表达均明显增加。在骨肉瘤细胞及耐药细胞中，STAT3过表达促进肿瘤细胞化疗耐药以及耐药ABC家族的MDR1表达。在骨肉瘤非耐药细胞和耐药细胞中，使用siRNA STAT3和阿霉素各自单处理及联合处理，结果表明在耐药细胞内siRNA STAT3可增敏阿霉素化疗效果。并且RA和阿霉素各自单药处理或联合处理，结果RA协同增加阿霉素对耐药骨肉瘤的化疗作用。RA逆转耐药增敏化疗药物效果，通过减弱STAT3磷酸化，抑制MDR1表达，达到增加药物细胞摄入减少药物外排以发挥作用。并且RA逆转耐药效果及其发挥作用的机制，采用骨肉瘤胫骨原位肿瘤耐药模型，得到体内实验证实。RA在治疗骨肉瘤中化疗耐药的一种有前途的潜在应用药物。在本项目资助下，我们的研究成果已在SCI杂志，International Journal of Biological Sciences（IF=4.858）和Cancer Science（IF=4.966）上正式刊出。