缺氧状态下胰腺癌细胞对特异性酪氨酸激酶抑制剂的获得性耐药的新型机理

This grant application concerns a novel discovery by which pancreatic cancer cells acquire resistance under hypoxia towards specific tyrosine kinase inhibitors (TKIs). Under hypoxia, colon and breast cancer cells acquire resistance towards MET/RON dual specific TKIs including BMS-777607 (currently under clinical trial). We hypothesize that acquired resistance to MET/RON specific TKI is caused by HIF-1α-induced DEC-2 transcription repressive activity that specifically represses MET and RON gene transcription, leading to “loss of the target”. DEC-2 regulates cell differentiation and circadian rhythms. Unexpected, we observed that DEC-2 is hypoxia-induced transcription repressors, which specifically inhibits the MET/RON gene expression and causes acquired TKI resistance. To dissect this mechanism, Specific Aim 1 will determine molecular mechanisms by which HIF-1α directly regulates DEC-2 expression and transcriptionally repressive activity in hypoxic cancer cells. Specific Aim 2 will determine how DEC-2 interacts under hypoxia with E-box sequences in the MET and RON promoters and represses their gene transcription. Specific Aim 3 will validate DEC-2 as a drug target to overcome hypoxia-induced resistance leading to increased TKI sensitivity with tumor growth inhibition in animal models. These studies will facilitate the development of a novel strategy for potential clinical application in TKI targeted cancer therapy.

本课题的目的是阐明胰腺癌细胞在缺氧环境下获得特异性耐药的分子机理。我们新近发现缺氧条件下多种癌细胞通过调节DEC-2从而调控MET/RON 基因的表达，获得对特异性酪氨酸激酶抑制剂的耐药性。我们的科学假设：癌细胞在缺氧下导致的获得性耐药是通过HIF-1α 调控DEC-2 转录抑制因子活性而实现。DEC-2 特异性抑制MET/RON 基因启动子转录导致TKI药物靶分子消失，癌细胞耐药性形成。围绕科学假设，项目将重点研究（1）HIF-1α 直接调节DEC-2 在缺氧性癌细胞中表达和转录抑制活性的分子机理；（2）DEC-2 在缺氧条件下是如何与MET/RON 基因的启动子结合，从而抑制MET/RON 基因的转录活性；（3）验证DEC-2 作为药靶的作用，以期逆转缺氧癌细胞对MET/RON 特异性抑制剂的耐药性，从而增强肿瘤对药物的敏感性。研究结果将为临床靶向性抗癌治疗开创新的策略。

胰腺癌为死亡率最高的恶性肿瘤之一 ，患者在确诊时多已失去手术治疗机会，而目前可用于胰腺癌治疗的药物有限，酪氨酸激酶抑制剂便是主要的一种治疗药物，但其疗效有限，这可能与胰腺癌的耐药有关。本课题从两个角度入手。一方面我们尝试揭示了胰腺癌细胞获得性耐药的机理， 通过应用组织芯片及免疫组化染色，半定量分析胰腺癌患者肿瘤组织中HIF-1α, DEC-2以及MET 和RON的表达量，发现在胰腺癌标本中HIF-1α与DEC-2表达呈正相关，而RON在约30%胰腺癌患者癌组织中呈异常高表达，并与患者生存密切相关，RON过表达患者平均生存期显著小于中低表达者。同时我们在缺氧条件下的BxPC-3细胞中，分别利用HIF-1α抑制、转染过表达以及siRNA沉默技术调节HIF-1α表达，发现HIF-1α可正向调节DEC-2的表达，证明了缺氧条件下胰腺癌细胞中的HIF-1α可能通过调节DEC-2下调RON的表达，使靶向药脱靶产生耐药。另一方面，我们尝试研制了新型人源化RON靶向的抗体-药物耦合物Zt/g4-MMAE，其在人血浆中结构稳定，通过体外多种胰腺导管细胞癌（PDAC）细胞系实验及构建小鼠体内的多种PDAC细胞系、干样细胞、人源细胞移植肿瘤给药模型，证明其可介导RON内吞，并影响细胞周期、介导细胞凋亡，剂量依赖地抑制甚至完全杀灭体内外肿瘤细胞，药物疗效明显优于上一代RON靶向抗体-药物耦合物，且该药物与5-氟尿嘧啶等化疗药联用能进一步提高药效。另外，我们使用小鼠和食蟹猴模型对该药进行了药代动力学及毒理学分析，发现其分布为两室模型，半衰期类似 于其他已在临床应用的抗体-药物耦合物。且该药在两倍最大疗效剂量下，不会对食蟹猴产生症状、实验室或病理学指标上的明显不良作用，仅剂量依赖并可逆可控制地造成血象及酶的异常，表明Zt/g4-MMAE作为新型人源化RON靶向抗体-药物耦合物具有良好的药代分布、抗癌疗效和治疗安全性，有希望通过临床试验应用于临床胰腺癌治疗。