抑制Abin-1蛋白在克服结肠癌对化疗药耐药性中的作用和机制研究

The intrinsic and acquired resistance to chemotherapeutic drugs is a big challenge to cancer chemotherapy, among which dysfunction of apoptotic pathway is one of the most important reasons. Abin-1 (A20 binding and inhibitor of NF-κB 1) is an ubiquitin-binding protein serving an inhibitory role in inflammation and cell death. Previously, we found that Abin-1 defect can increase necroptotic inducers-triggered cell death in mouse embryonic fibroblasts and some cancer cell lines; Abin-1 defect also makes some classic pro-apoptotic drugs induce both apoptosis and necroptosis in cell. In this project, we intend to investigate whether Abin-1 knockout or knockdown can enhance the sensitivity of colon cancer cells to pro-apoptotic or pro-necroptotic drugs in vitro and in nude mice subcutaneous xenograft model and liver metastasis model. Moreover, we intend to study the mechanisms by which Abin-1 regulates the necroptosis, from aspects of RIPK1 K63 ubiquitination, necrosome regulation, and Abin-1 post-translational modification. In addition, we intend to study whether pro-apoptotic drugs induce both apoptosis and necroptosis in an in-vivo model and to clarify the possible mechanisms. This study may help to reveal novel therapeutic targets or strategies for conquering the resistance of cancer cell to chemotherapeutic drugs.

对药物固有和获得性耐受是肿瘤化疗的一大障碍，其中凋亡通路异常是耐药的主要因素之一。Abin-1（A20结合的NF-κB抑制蛋白1）是一种泛素结合蛋白，主要功能为抑制炎症和细胞死亡。我们研究发现，Abin-1缺陷可增强小鼠胚胎成纤维细胞及多种肿瘤细胞对细胞程序性坏死(necroptosis)诱导剂的敏感性，并使经典的凋亡(apoptosis)诱导剂在胞内诱发凋亡和程序性坏死双重效应。本项目拟在结肠癌细胞系、裸鼠结肠癌皮下移植瘤模型及肝转移模型中研究敲除或敲低Abin-1是否增强肿瘤对促凋亡或程序性坏死药物的敏感性，并克服凋亡抵抗。此外我们拟从RIPK1 K63泛素化、坏死体调控、Abin-1翻译后修饰等方面研究Abin-1调节程序性坏死的机制。我们还将在体内研究促凋亡类化疗药在Abin-1缺陷结肠癌中是否诱导凋亡和程序性坏死双重效应及可能机制。本研究将为克服化疗药耐药提供新的靶点和治疗思路。

在恶性肿瘤的临床治疗中，化疗仍然是主要的治疗手段。患者对化疗药物固有和获得性的耐受是导致化疗失败的主要原因。其中凋亡信号通路异常是引发药物抵抗的最常见的因素之一。因此，克服肿瘤对促凋亡药物的抵抗是当然肿瘤治疗亟待解决的关键问题。细胞程序性坏死（necroptosis）是一种可调控的细胞坏死，它发生在凋亡抑制或缺陷的条件下。由于程序性坏死使用与凋亡不同的信号通路，所以对促凋亡药物耐药的肿瘤细胞可能对促程序性坏死药物敏感。因此为克服促凋亡类化疗药耐药提供了一种新的治疗思路。. ABIN-1，也叫TNIP1，是一种泛素结合蛋白，其经典的功能是负调节炎症反应和细胞凋亡。近期研究发现ABIN-1还可负调节程序性坏死。本课题聚焦于结肠癌，在细胞和动物两个水平上，研究了ABIN-1缺陷是否增强结肠癌细胞对促程序性坏死药物的敏感性，并探索了ABIN-1缺陷增强结肠癌细胞对促程序性坏死药物敏感性的分子机制。. 我们发现，在结肠癌细胞中，ABIN-1缺陷不仅可增强基于TNF诱导的凋亡和程序性坏死，还可增强基于poly(I:C)诱导的凋亡和程序性坏死。我们在结肠癌移植瘤模型和肝转移模型中证明，敲低ABIN-1可显著增强促程序性坏死药物组合的敏感性，增强对结肠癌生长和转移的抑制。机制方面，ABIN-1缺陷增敏TNF诱导的和poly(I:C)诱导的程序性坏死是通过不同机制来实现的：ABIN-1缺陷增敏TNF诱导的程序性坏死，主要通过促进结肠癌细胞分泌更多的TNF和减少泛素编辑酶A20招募至死亡复合体I，增强RIPK1 K63连接的泛素化来实现；ABIN-1缺陷增敏poly(I:C)诱导的程序性坏死，主要由于ABIN-1缺陷时，细胞表达更高水平的TLR3蛋白，而TLR3在poly(I:C)诱导的程序性坏死中发挥关键作用。最后我们发现，ABIN-1缺陷条件下，凋亡诱导剂poly(I:C)+5Z-7-oxozeaenol（P5）在小鼠胚胎成纤维细胞中同时诱导RIPK1依赖的凋亡和程序性坏死，而P5在人结肠癌细胞中诱导RIPK1非依赖型的细胞凋亡。本研究明确了靶向抑制ABIN-1对基于程序性坏死的肿瘤治疗的增敏效果。未来以ABIN-1为治疗靶点，开发针对ABIN-1的小分子抑制剂，有望大幅改善基于程序性坏死的肿瘤治疗，为解决化疗耐药问题提供新的手段。