活体双生物发光成像监测JNK/c-Jun:ATF2信号通路介导的肿瘤顺铂耐药

Our preliminary studies showed that activation of JNK/c-Jun:ATF2 signaling pathway plays an important role in tumor cisplatin resistance. However, direct in vivo evidence for this signaling pathway mediated tumor cisplatin resistance is lacking. We have demonstrated that ATF element activity could reflect the activation status of JNK/c-Jun:ATF2 signaling pathway at the cellular level. On this basis, we will construct a humanized firefly luciferase (Luc2) reporter gene driven by ATF elements, which could be used to monitor the activation status of this signaling pathway. A constitutively expressed humanized renilla luciferase (hRluc) reporter gene will be used to monitor tumor size and normalize Fluc activity. Through both cell and animal level dual bioluminescence imaging, the activation status of JNK/c-Jun:ATF2 signaling pathway after cisplatin therapy in tumor will be dynamically monitored, and the small molecule inhibitor’s inhibition effect on this signaling pathway and drug resistance will be validated. This dual bioluminescence reporter gene imaging system will provide in vivo evidence to elucidate the role of this signaling pathway in tumor cisplatin resistance and establish effective therapeutic strategies to reverse cisplatin.Resistance.

我们的前期研究表明：JNK/c-Jun:ATF2信号通路激活是导致肿瘤顺铂耐药的重要机制。但是，目前尚缺乏该信号通路介导肿瘤顺铂耐药的直接活体证据。我们细胞水平的预实验证实了ATF元件的活性能够反映JNK/c-Jun:ATF2信号通路的激活情况。本研究拟在此基础上，构建ATF元件驱动的人源化萤火虫萤光素酶（Luc2）报告基因，用于监测该信号通路的激活状态；并使用组成性表达的人源化海肾萤光素酶（hRLuc）报告基因监测肿瘤大小，并归一化Luc2活性。通过在细胞和小动物水平的双生物发光成像，动态监测顺铂用药后肿瘤JNK/c-Jun:ATF2信号通路的激活程度，并进一步验证小分子化合物抑制剂对该信号通路的抑制效果以及逆转顺铂耐药效能。建立这样一个活体双生物发光报告基因成像系统，将为揭示该信号通路在肿瘤顺铂耐药中的作用以及制订出高效的逆转肿瘤顺铂耐药的治疗策略提供直接的活体证据。

本项目拟明确肝癌顺铂耐药机制，实现肝癌顺铂耐药关键分子演进的可视化，制定逆转肝癌治疗抵抗策略。肝癌顺铂耐药机制研究进展包括：证实了顺铂治疗导致肝癌细胞出现高JNK活性状态；高度激活的JNK磷酸化c-Jun和ATF2形成异二聚体，引起c-Jun: ATF2结合位点ATF元件的活性升高；c-Jun: ATF2进一步上调Glaectin-1的表达，促进DNA损伤修复，增强了肝癌细胞耐药可塑性。以上研究证实了JNK/c-Jun: ATF2/Galectin-1信号通路的激活促进了肝癌顺铂耐药的发生，为制定克服耐药的治疗策略提供了关键分子基础。肝癌顺铂耐药关键分子演进的可视化研究进展包括：构建了双生物发光报告基因系统2×ATF-Fluc-TK-Rluc，萤火虫萤光素酶（Fluc）和海肾萤光素酶（Rluc）分别由2×ATF和组成性激活TK启动子驱动，Fluc/Rluc反映JNK的相对活性；给予低剂量顺铂治疗模拟肝癌耐药过程，双生物发光成像结果显示，JNK的相对活性在顺铂治疗后14 d显著上调，JNK活性的增强反映了肝癌耐药状态的获得；进一步证实了抑制JNK的活性，能够逆转肝癌顺铂耐药。以上研究实现了肝癌顺铂耐药关键分子JNK活性演进的可视化，为耐药的早期识别和及时干预奠定基础。逆转肝癌治疗抵抗策略的研究进展包括：证实了传统中药砒霜的主要成分三氧化二砷通过上调SHP-1蛋白降低JAK2/STAT3信号通路活性，进而能够同时抑制肝癌表皮间质转化和干性，从而能够有效的抑制肝癌的生长和转移；进一步制备了生物相容性优良的砷纳米药物，能够有效清除不完全射频消融残留肝癌；制备了基于Bi/Se的纳米颗粒，通过重塑紊乱的肿瘤血管改善乏氧情况并逆转免疫抑制状态，同时释放具有CT成像功能的Bi量子点，从而实现肝癌精准放疗增敏。以上研究为逆转肝癌治疗抵抗策略提供了新思路。