疗效差异基因BRCC3和RPA3介导DNA损伤修复在鼻咽癌放射抵抗中的作用

With the support of the National Natural Science Foundation of China and the 863 Program, we conducted long-term radiosensitivity studies on nasopharyngeal carcinoma. The transcriptome sequencing displayed that BRCC3 and RPA3 expression in radiation-resistant relapse group was significantly higher than the radiation-sensitive non-recurrence group. Through further studies, we found that BRCC3 and RPA3 were closely related to BRCA1/2 and RAD51 in nasopharyngeal carcinoma radioresistance respectively. Accordingly, we propose the scientific hypothesis that "BRCC3 and RPA3 repair DNA double-strand breaks through BRCA1/2-mediated non homologous end join repair and RPA3-RAD51-mediated homologous recombination repair, respectively. Then they promote radiation resistance of nasopharyngeal carcinoma". In order to verify the above scientific hypothesis, firstly, We have collected nasopharyngeal carcinoma tissue to detect the relationship between the expression of BRCC3 and RPA3 and radiotherapy effect. The next, We performed radiosensitivity functional validation on cell and animal models. Finally, Through the analysis of promoter region transcription factors, methylation and other in vitro/in vivo models, and clinical tissue samples, we elucidate the molecular mechanisms of BRCC3 and RPA3 that lead to the radiation resistance of nasopharyngeal carcinoma. The completion of the project will provide the basis for confirming the intervention target of radioresistance of nasopharyngeal carcinoma, improving the efficacy of radiotherapy for patients and reducing the side effects of radiotherapy.

在国家自然科学基金和863计划资助下，我们进行长期的鼻咽癌辐射敏感性的研究。项目组前期通过转录组测序发现：BRCC3和RPA3在辐射抵抗复发组的表达明显高于辐射敏感无复发组；进一步研究发现，在鼻咽癌放射抵抗中，BRCC3和RPA3分别与BRCA1/2和RAD51密切相关。据此我们提出“BRCC3和RPA3分别通过BRCA1/2介导的非同源重组和RPA3-RAD51介导的同源重组来修复DNA双链断裂、促进鼻咽癌辐射抵抗”的科学假设。为验证这一假设，本项目拟在大宗病例的鼻咽癌组织中检测并明确BRCC3和RPA3表达与放疗疗效的相关性；在细胞和动物模型中进行放射敏感性的功能验证；进一步通过启动子区域转录因子、甲基化等分析并结合体内外模型和临床标本检测、解析这两个基因导致鼻咽癌放射抵抗分子机制。项目的完成将为确证鼻咽癌辐射抗拒干预靶点、提高病人放疗疗效和减少放疗副作用提供实验研究的基础。

前期研究提出鼻咽癌四种放射治疗分型，本项目在此基础上主要关注鼻咽癌放射抗拒的调控机制，旨在研究“疗效差异基因BRCC3和RPA3介导DNA损伤修复在鼻咽癌放射抵抗中的作用”，并提出“BRCC3和RPA3分别通过BRCA1/2介导的非同源重组和RPA3-RAD51介导的同源重组来修复DNA双链断裂、促进鼻咽癌辐射抵抗” 的科学假设。为验证这一假设，我们原计划将研究方案分成四个部分：第一，整理完善现有标本资料库挑选12-16例不同放射敏感性标本继续进行RNA-seq并进行分析以扩充现有数据资料；第二，在第一步基础上，确定各分子指标与放射敏感性的关系；证明MYC以及BRCA1/2在BRCC3介导鼻咽癌放射抗拒过程中的作用；第三，确定RAD51在RPA3介导鼻咽癌放射抗拒过程中的作用；第四，通过免疫共沉淀结合蛋白质谱寻找 BRCC3、RPA3其他可能的相互作用蛋白并探索其在鼻咽癌放射抗拒过程中的作用，整理研究数据发表论文。本项目开展过程中，首先，我们按照计划完成了12例不同生物学行为鼻咽癌的组织RNA-seq，相关数据上传在www.ncmi.cn/phda/submit.html,并筛选出三个放疗抵抗相关分子BRCC3、RPA3和EBF3。第二，按照计划采用免疫共沉淀结合蛋白质谱，报告子等实验结合体内外模型和临床标本检测，验证了BRCC3与鼻咽癌放疗抵抗相关，其机制是通过BRCC3-PPP1CC-KU70分子通路来调节的。第三，由于研究中发现RPA3-RAD51通路与放疗抗拒关系不明显，我们增加了放疗抵抗分子EBF3的研究，通过启动子区域转录因子、甲基化等分析结合体内外模型及临床标本检测，发现鼻咽癌的转移也与EGR1/EZH2/HDAC9-EBF3-Vimentin通路有关，EBF3联合Vimentin可以作为预测鼻咽癌转移性的分子标志物。第四，我们在原计划中增加了针对放射抗拒型和易转移型鼻咽癌治疗的临床验证，发现低剂量长疗程持续静脉泵入5-FU加铂（老火煲汤法，Platinum Plus Low-Dose,Long-term Fluorou racil，PFLL）显著提高了五年无后线治疗生存率。这些研究成果为筛选鼻咽癌个体化治疗的放射敏感性预测指标以及寻找干预鼻咽癌放射抗拒和转移的治疗靶点提供了线索。目前已经发表文章6篇，专利1项。