基于PI3K通路探讨阿司匹林实现结肠癌个性化治疗和作为抗癌药增敏剂的可行性研究

Recently, it is reported that taking aspirin can prevent and treat gastrointestinal cancer.However, the anti-tumor activity of aspirin is related with PI3K mutations in patients, so how to realize aspirin personalized treatment and how to design PI3K dosing regimen for patients with wild-type, these will limit the anti-tumor clinical application of aspirin. Our previous study found that aspirin and chemotherapy drugs (erlotinib and ABT-737) could synergistically inhibit PI3K signaling pathway to induce apoptosis in cancer cells, in the meanwhile, when we combined aspirin with a PI3K pathway inhibitor (LY294002 or rapamycin), combination treatment could synergistically inhibit the proliferation of PI3K wild-type cells. The project will intend to find the bio-marker for aspirin personalized treatment and we will use PI3K inhibitors as small molecule probes to explore the feasibility of aspirin combination regimen by targeting the PI3K signaling pathway. In this project, we will explore the mechanism of combination regimen and whether autophagy plays key role in this process.This project is aimed to discovering new phenomena of life, developing ideas for aspirin clinical application and exploring whether aspirin could be an anti-cancer drug sensitizer.

阿司匹林近年来被发现具有预防和治疗消化道肿瘤的作用，然而其抗肿瘤活性与患者PI3K是否突变有关，因此如何实现阿司匹林的个性化治疗以及如何设计针对PI3K野生型患者的给药方案，这些均束缚了阿司匹林抗肿瘤的临床应用。我们前期研究发现阿司匹林与化疗药物（厄洛替尼和ABT-737）联合用药能协同抑制PI3K信号通路诱导肿瘤细胞凋亡，同时当联合应用阿司匹林与PI3K通路抑制剂（LY294002或雷帕霉素）时，合用能协同抑制PI3K野生型细胞的增殖。本课题将寻找阿司匹林个性化治疗的分子标记物，同时拟以PI3K抑制剂为小分子探针，探讨靶向PI3K信号通路的阿司匹林合用配伍方案的可行性，深入探讨合用的分子机制及自噬在此过程中扮演的角色，旨在发现新的生命现象，为阿司匹林抗肿瘤临床应用研究拓展思路，也为阿司匹林能否作为抗癌药的增敏剂提供实验依据。

（1）我们的研究表明PI3K信号通路和自噬可能与阿司匹林的抗癌活性有关。（2）我们的数据还表明，合用临床有效浓度的阿司匹林和ABT-737可以协同抑制多种PIK3CA野生型结直肠癌细胞的增殖。此外，我们的研究结果还表明：长时间处理阿司匹林和ABT-737合用可以协同诱导结直肠癌细胞凋亡。同时，短时间处理阿司匹林合用ABT-737相比于单用能诱导更多肿瘤细胞发生自噬反应，而且合用能将单用的保护性自噬转化为致死性自噬。此外，我们的数据还表明，p38可作为合用所引起的两种细胞死亡方式（自噬和凋亡）之间的一个分子开关。（3）由于ABT-737的耐药与Mcl-1高表达相关，而我们发现阿司匹林和ABT-737合用能抑制Mcl-1表达，因此抑制Mcl-1能增敏ABT-737的药物。于是我们利用了带荧光素酶的Mcl-1启动子快速的筛选到2个可以降低Mcl-1蛋白表达的化疗药物（埃博霉素B和奈达铂）。因此也发现了两对合用配伍（埃博霉素B+ABT-737，奈达铂+ABT-737）。首先，我们发现ABT‑737合用奈达铂能协同诱导肿瘤细胞发生凋亡。此外，奈达铂加ABT‑737对癌细胞有协同作用主要是因为能促进蛋白酶体介导的Mcl-1降解。埃博霉素B与ABT-737联合用药能够协同抑制多种肿瘤细胞的增殖。埃博霉素B + ABT-737协同是通过线粒体介导的细胞凋亡途径，联合治疗显著诱导caspase-3和PARP裂解活化。埃博霉素B和ABT-737合用通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路，从而抑制Mcl-1的表达，最终发挥协同抗肿瘤作用。（4）在我们的研究中，我们首次显示两个抗转移的抗肿瘤药物（阿司匹林和厄洛替尼）合用能协同诱导细胞凋亡和抑制多种癌细胞的增殖。我们的数据还表明p38和E-cadherin途径可能与阿司匹林联合厄洛替尼诱导的凋亡相关。鉴于p38和E-cadherin在EMT与肿瘤转移也起着至关重要的作用，我们发现，阿司匹林与厄洛替尼联合可协同抑制肿瘤转移。总之，阿司匹林联合厄洛替尼或ABT-737可以为癌症患者的一种有效的联合用药配伍。而通路寻找抑制Mcl-1的药物能快速找到增敏ABT-737抗肿瘤活性的药物。我们的发现不仅丰富了阿司匹林的合用配伍，同时也为刚刚上市的ABT-199扩展临床适应症提供思路。