PDPK1/AKT1通路异常与肺癌克唑替尼耐药及多激酶抑制剂克服耐药的机制研究

Non-small cell lung cancer (NSCLC) patients with anaplastic lymphoma kinase (ALK)-positive inevitably develop drug resistance after crizotinib treatment. We sequenced the previously established crizotinib-resistant cell lines and discovered a novel transcript of the PDPK1 gene (PDPK1_n) and AKT1 gene mutation. The protein structure analysis suggested that the PDPK1_n and AKT1 mutations can spontaneously activate signaling pathways, which lead to drug resistance. Of note, cell and animal experiments proved that multi-kinase inhibitor CT-707 can overcome crizotinib resistance, which is related to FAK expression and AKT1 mutations. Therefore, we aim to research the relationship of PDPK1_n expression, AKT1 mutations, FAK copy number variation and crizotinib resistance, overcoming drug resistance in vivo and vitro, and further validate in tumor tissue samples and liquid biopsy specimens in a prospective clinical trial. The study will identify new biomarkers and potential targets for ALK inhibitors and multi-kinase inhibitors, guide treatment for patients after resistance to ALK inhibitor , and expand the use of multi-kinase inhibitors. The results would also provide experimental and theoretical guidance for individualized treatment of lung cancer.

间变性淋巴瘤激酶（ALK）阳性的非小细胞肺癌（NSCLC）患者接受克唑替尼治疗后，耐药不可避免。我们对前期构建的克唑替尼耐药细胞系进行测序后发现其存在PDPK1基因的一种新转录本（PDPK1_n）及AKT1基因突变，通过蛋白结构分析推测PDPK1_n和AKT1突变可自发激活下游信号通路引发耐药；同时通过细胞和动物水平实验证明多激酶抑制剂CT-707可克服克唑替尼耐药，且FAK高表达和AKT1突变与其克服耐药有效性相关。因此，我们拟通过体内外实验研究PDPK1_n表达、AKT1突变和FAK拷贝数变异在肺癌克唑替尼耐药及多激酶抑制剂克服耐药中的作用机制，并在前瞻性临床试验的组织样本和液体活检标本中验证。研究将发现ALK抑制剂和多激酶抑制剂的新生物标志和潜在靶点，指导患者ALK抑制剂耐药后的治疗方案选择，拓展使用多激酶抑制剂克服ALK抑制剂耐药的新途径，为肺癌的个体化治疗提供实验依据和理论指导。

EML4-ALK阳性NSCLC患者在接受ALK抑制剂治疗后会不可避免地发生耐药，因此针对ALK抑制剂的耐药机制及克服其耐药的新治疗方式的探索成为延续靶向治疗时代的重点研究内容。本研究第一部分检测了多激酶抑制剂CT-707对具有不同遗传背景的4株NSCLC细胞系（H3122、H2228、H3122CR和H2228CR）的增殖、细胞周期和凋亡的影响，分子实验证实PDPK1-AKT通路在克唑替尼耐药和CT-707克服耐药中起重要作用，并在体外实验中验证了CT707的抗肿瘤作用效果。本研究第二部分使用液态芯片检测ALK阳性NSCLC患者克唑替尼治疗前及进展后血浆趋化因子的表达水平，发现血浆趋化因子CCL20的水平可以反映及预测EML4-ALK阳性NSCLC患者克唑替尼疗效，并在细胞和裸鼠模型中明确CCL20可能通过JAK2/STAT3-CCL20-VEGFA/IL6轴激活血管生成通路来诱导克唑替尼耐药，进一步证明抗血管药物安罗替尼联合克唑替尼可以逆转耐药。本研究第三部分通过高通量蛋白质芯片技术筛选了ALK抑制剂（包括克唑替尼和CT-707）治疗的NSCLC患者基线及动态血浆中的靶向治疗自身抗体疗效标志物，以TP53、SPP1、GAD1、SET、TGM3五个自身抗体的表达量构建疗效预测模型，用于预测患者疗效，指导耐药后治疗。综上，本研究发现的上述ALK抑制剂疗效预测标志物和潜在耐药靶点，将有助于指导患者ALK抑制剂耐药后的治疗方案选择，拓展使用安罗替尼克服ALK抑制剂耐药的新途径，为肺癌的个体化治疗提供实验依据和理论指导。本课题研究结果发表SCI文章5篇，累计影响因子35.061分，在课题研究期间，成功培养研究生4名,并以此课题研究结果为基础成功申请到2022年国自然面上项目1项。