STAT3调控VEGFR2影响肺癌细胞放射敏感性及其分子机制研究

VEGFR2 is an important molecular marker in tumor angiogenesis. Our previous studies revealed that the lung cancer cells of high VEGFR2 expression were resisted to irradiation, but the curative effect of radiation combined with the VEGFR2 targeted drug was unsatisfactory. The failure that led to multi-molecules regulate the expression of VEGFR2 in tumor microenvironment，but the mechanisms remain elusive. The generation, development and metastasis of tumor is closely related to extracellular signaling molecules transmit into nuclei, and an essential signaling of that is JAK/STAT3 . JAK/STAT3 is Closely associated with the expression of VEGFR2 and it expression are positively associated with HIF -1a in radiotherapy resistance cell. We hypothesized that STAT3 firstly regulats the expression of VEGFR2 and then activates the signaling pathways of PI3K/Akt to upregulate HIF-1α expression,which leads to the radiation resistance.To verify the above hypothesis,we intend to adopt the means of silencing STAT3 Gene by siRNA as well as increasing the expression of STAT3 study in vitro and in viovo，and future to provide a novel clue for targeted treatment of lung cancer.

VEGFR2是肿瘤血管生成中最重要的标志物，课题组前期研究表明：肺癌细胞表达VEGFR2对放疗抗拒，但联合VEGFR2的靶向药内皮抑素后，其疗效并不理想。究其原因可能与肿瘤微环境中多个分子调控VEGFR2表达密不可分，但机制不明。肿瘤的发生、侵袭、转移等事件与细胞外信号向核内转导的信号通路密切相关。JAK/STAT3级联是目前与肿瘤发生密切相关的重要信号转导通路之一，与VEGFR2的表达关系密切，而VEGFR2的表达在放疗抗拒的肿瘤中与HIF-1α的表达呈正相关。因此，课题组提出假设STAT3通路调控VEGFR2表达后，又通过PI3K/Akt通路上调HIF-1α的表达，从而使得肿瘤细胞产生放射抗拒性。本课题拟通过外源性刺激STAT3表达、沉默STAT3基因等手段进行体外和体内研究，从分子水平阐明STAT3调控VEGFR2而参与肺癌放射敏感性的分子机制，为探索肺癌治疗的新靶点提供理论基础。

背景和目的：血管内皮生长因子受体2（vascular endothelial growth factor receptor 2，VEGFR2）是肿瘤血管生成中最重要的标志物，课题组前期研究表明：非小细胞肺癌（Non-small cell lung cancer ，NSCLC）细胞表达VEGFR2对放疗抗拒，但联合VEGFR2的靶向药内皮抑素后，其疗效并不理想。除了VEGF及其受体VEGFR2在其中起重要作用外，还与信号转导与转录活化因子3（signal transducer and activation of transcription 3，STAT3）有关，但机制尚不清楚。因此课题组提出假设：在非乏氧条件下，VEGF与VEGFR2结合后活化STAT3，一方面调控HIF-1α的表达间接调控CyclinD1表达，另一方面直接影响CyclinD1的表达，进而影响肺癌细胞凋亡、周期分布及放射敏感性。主要研究内容：本课题组于 2015 年1月到 2018年12月（其中有的工作在前期已经开始）进行了以下几方面的研究：1. VEGFR2在不同NSCLC细胞株中的表达情况研究；2. 内皮抑素对NSCLC细胞VEGFR2表达的影响及其放射增敏效应机制研究；3. STAT3在不同NSCLC细胞株中的表达情况研究；4. STAT3对NSCLC血管生成及放射敏感性影响的体外研究；5. 联合抑制STAT3和VEGFR2通路对NSCLC放射敏感性影响的体内研究。重要结果：1. 内皮抑素能够促进VEGFR2高表达的Calu-1细胞凋亡并且能够增强其对放射线的敏感性；2. 体外实验表明，STAT3可以调控VEGFR2的表达，同时VEGFR2亦可以调控STAT3的表达；S3I-201通过抑制STAT3增强了Apatinib处理的非依赖VEGFR2通路的NSCLC放射敏感性；3. 体内实验表明，联合抑制STAT3和VEGFR2通路可明显增加Calu-1细胞裸鼠移植瘤对放疗敏感性。科学意义：本项目通过体内、外实验证实了联合抑制肺癌细胞STAT3和VEGFR2，具有良好的放射增敏效果，为今后在肿瘤治疗中的联合应用提供了实验依据，为提高临床抗血管生成与放疗联合治疗肿瘤患者疗效提供了理论依据。