内源性硫化氢通过上调TYMS介导结肠癌5-氟尿嘧啶获得性耐药的作用及机制研究

High incidence of acquired drug resistance after chemotherapy with 5-fluorouracil is an important cause of poor prognosis in patients with colorectal cancer.Our previous work identified increased hydrogen sulfide ant its synthase cystathionine-β-Synthase in multiple colon cancer cell lines with acquired resistance to 5-fluorouracil. Hydrogen sulfide can significantly increase the expression of thymidylate synthetase(TYMS) and inhibtion of endogenous hydrogen sulfide can significantly sensitize multiple colon cancer cell lines to 5 - fluorouracil.The project plans to investigate the effect of inhibition of endogenous hydrogen sulfide synthesis to on the 5 - fluorouracil induced apoptosis and the cycle arrest in colon cancer cells. This project will focus on the role of PI3K - Akt signaling pathway and increased expression of TYMS caused by elevated levels of endogenous hydrogen sulfidein in acquired resistance to 5 - fluorouracil in colon cancer cells. Based on this, we will atempt to reverse acquired resistance to 5-FU thrugh inhibition of synthesis of hydrogen sulfide in colon cancer cells. This project will further reveal the molecular mechanism of acquired resistance to 5-fluorouracil in colon cancer and provide new therapeutic targets for it.

经含5-氟尿嘧啶的化疗方案治疗后高发的获得性耐药是导致结直肠癌患者不良预后的重要原因。课题组前期工作发现多个5-氟尿嘧啶获得性耐药结肠癌细胞系的内源性硫化氢及其合成酶胱硫醚-β-合成酶的表达水平较原始细胞系显著升高，硫化氢可显著上调5-氟尿嘧啶靶点胸苷酸合成酶(thymidylate synthetase, TYMS)的表达，下调内源性硫化氢合成可显著提高5-氟尿嘧啶对多个结肠癌细胞系增殖的抑制作用。本项目计划探究抑制内源性硫化氢合成对提高5-氟尿嘧啶诱导结肠癌细胞凋亡和周期阻滞的作用及机制，重点关注由内源性硫化氢水平升高导致的PI3K-Akt信号通路活化及其下游TYMS的过表达在结肠癌细胞5-氟尿嘧啶获得性耐药中的作用，并在此基础上探究通过抑制内源性硫化氢合成逆转结肠癌细胞5-氟尿嘧啶获得性耐药的可行性。课题将进一步揭示结肠癌5-氟尿嘧啶获得性耐药的分子机制并为其提供新的治疗靶点。

一、项目背景. 结直肠癌是目前我国发病率第三、致死率第二的恶性肿瘤，高达50%的结直肠癌患者在病程中会发生以肝脏为主的远处转移，而远处转移患者的5年生存率不足10%。结肠癌的临床治疗中，以5-氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）类药物为主的化疗药对于减少术后复发和延长晚期患者生存期具有重要意义，然而高发的继发耐药限制了患者从5-FU类药物中的获益。探究结肠癌5-FU耐药的发生机制对揭示结肠癌发病机制和改善临床预后具有重要意义。.肿瘤的治疗已进入以免疫检查点抑制剂为标志的免疫治疗时代，结肠癌免疫微环境与肿瘤对5-FU等传统化疗药和放疗等传统治疗手段的敏感性密切相关，从肿瘤免疫微环境的视角探究结肠癌化疗耐药产生机制有可能为结肠癌提供新型的免疫干预靶点。.二、主要研究内容. 项目立足获批的研究内容在体内外应用多种结肠癌增殖和转移、化疗耐药模型围绕“含硫氨基酸-内源性硫化氢轴”与胸腺嘧啶合成酶的表达进行了深入研究工作。在体外，课题组使用5-FU继发耐药细胞系探究了调减肿瘤内源性硫化氢合成对肿瘤化疗和增殖、凋亡及抗氧化应激通路活化水平的影响。在体内，课题组使用皮下成瘤模型探究了调减肿瘤细胞硫化氢合成对肿瘤化疗敏感性的影响并探究了其分子机制。课题组在此基础上进一步使用免疫完全的盲肠原位成瘤小鼠模型探究了含硫氨基酸限制以及调减肿瘤硫化氢合成对结肠癌免疫活化和免疫治疗敏感性的影响。.三、重要结果.（1）调减内源性硫化氢合成可显著提高结肠癌细胞的化疗敏感性；.（2）结肠癌细胞内源性硫化氢可通过调节胞内氧化应激相关信号通路增加对铁死亡的耐受；.（3）含硫氨基酸限制饲料可显著提高结肠癌免疫治疗效果，肿瘤细胞蛋白质S-巯基化修饰水平的变化可能是其作用机制之一。.四、关键数据及其科学意义. 项目的开展为逆转结肠癌5-FU耐药及其免疫治疗抵抗提供了限制含硫氨基酸摄入这一全新的干预策略，为进一步围绕该策略展开结肠癌免疫微环境机制研究和结肠癌抗肿瘤新药研发奠定了坚实基础。