新型FAK抑制剂CT707缺氧微环境抗肝癌作用的分子机制研究

Hypoxia-caused the failure of chemotherapy is the major problem in clinic hepatocellular carcinoma treatment. It is urgent to exploit the unique efficacy anticancer strategy targeting hypoxic microenvironment in hepatocellular carcinoma. Our study found that independent innovation of chinese novel FAK inhibitor CT707 (Phase I clinical trail) could obviously inhibit hepatocellular carcinoma cell growth both in normoxia and hypoxia, especially shown much higher anticancer activity in hypoxia. This effect of CT707 was not rely on its own target FAK, but may be related to block the kinase activity of IGF1R and YAP pathway. We wish to further clarify the characteristics of anticancer activity in hepatocellular carcinoma of CT707 under hypoxia, then explore how selectively activated IGF1R by hypoxia influences the activity of CT707, reveal the important role of IGF1R in this effect, in addition elucidate the molecular mechanism that IGF1R activated YAP pathway through stimulating Trio-Rho GTPase. Our study not only will expand the clinical application of CT707, but also figure out the new signaling pathway which involved in the hypoxia-envoked malignant progression of hepatocellular carcinoma, thus providing theoretical basis for the design and discovery of novel hypoxia-target drugs via inhibiting IGF1R.

目前普遍认为肝癌缺氧微环境所致的化疗失败是临床肝癌治疗面临的瓶颈问题，亟需寻找在缺氧微环境中有效的抗肝癌药物。我们前期发现国内自主研发的新型FAK抑制剂CT707（I期临床）在正常氧压和缺氧下均可发挥显著的抗肝癌作用，并显示更强的缺氧抗肿瘤活性，其机制不依赖于自身靶点FAK，可能与抑制IGF1R激酶活性和YAP通路相关。基于此，本课题将进一步研究CT707缺氧抗肝癌作用的特点，探索缺氧差异性激活的IGF1R在其中的作用，明确IGF1R是CT707发挥缺氧抗肝癌作用的关键靶点，阐明缺氧下IGF1R通过Trio-Rho GTPase级联调控YAP的分子机制。通过本课题的研究，不仅将拓展CT707的临床应用，还将以CT707为小分子探针发现IGF1R介导缺氧肝癌恶性进展的新信号通路，为以IGF1R为靶点设计和发现基于缺氧微环境调控的全新抗肿瘤药物提供理论依据。

缺氧微环境是肝癌的常见特性之一，也是导致肝癌对化疗药物产生耐受的关键因素，因此针对缺氧肿瘤开发靶向抑制剂一直以来是抗肿瘤药物研发的热点。目前靶向缺氧肿瘤的小分子抑制剂，主要包括生物还原性前药和HIF-1α靶向抑制剂。这些药物难以在正常氧压下发挥抗肿瘤活性，导致整体抗肿瘤效果有限，研究进展缓慢。因此，亟需进一步开发新型的缺氧靶向抗肿瘤小分子实体化合物，不仅在缺氧下发挥更强效的抗肿瘤作用，并且在正常氧压条件下同样具有抗肿瘤活性，从而催生出新的缺氧抗肿瘤治疗方式，解决肝癌治疗的困境，改善治疗效果，延长患者的生存期。我们研究发现新型FAK/IGF-1R/ALK多靶点抑制剂CT-707在常氧和缺氧环境中具均有强的抗肝癌活性，表现为抑制肝癌细胞增殖和诱导肝癌细胞发生凋亡，且缺氧环境中的抗肝癌作用更强。我们对CT-707缺氧环境下抗肝癌作用机制进行系统研究发现，CT-707缺氧抗肝癌活性的发挥既与HIF-1α无关，也不依赖对FAK的干预作用，而与CT-707靶向抑制缺氧激活的IGF-1R信号通路。深入研究IGF-1R与缺氧肝癌耐受的机制，我们发现沉默IGF-1R会增加p-YAP的表达，而IGF-1和insulin作用增加p-IGF-1R后，会减少p-YAP的表达，提示IGF-1R能正性调控YAP。进一步，在缺氧环境下给予CT-707作用，发现CT-707能逆转缺氧引起的p-YAP的降低，抑制YAP入核，并降低YAP靶基因CTGF、Cyr-61、AREG的mRNA水平。随后，我们发现CT-707对人肝癌HepG2裸小鼠移殖瘤具有显著抑制作用，冰冻切片结合免疫荧光实验结果显示，CT-707在缺氧区域具有更强的诱导凋亡的作用。取瘤组织进行免疫荧光和RT-PCR实验，结果显示体内模型中CT-707能明显抑制YAP入核和对下游靶基因AREG、CTGF、Cyr-61的转录。我们的研究不仅为CT-707临床用于肝癌治疗提供了实验基础，也为靶向抑制IGF-1R-YAP信号通路作为缺氧肝癌的新型治疗策略提供了理论依据。