胶质瘤miR-21复杂调控网络与化学小分子拮抗剂的靶向治疗

细胞内主要信号通路往往与关键miRNA分子相互协调作用，促进肿瘤发展。阐明关键miRNA的复杂调控网络，寻找其靶向治疗的小分子药物，是针对miRNA进行转化性研究的关键步骤。本课题依据申请人发现的胶质瘤中miR-21对EGFR信号通路存在调控作用为线索，以计算机辅助先导药物设计筛选和脑靶向纳米技术等高度整合及相互关联的医学生物学前沿的"技术链"为工作基础，应用于胶质瘤发病机制与靶向治疗的研究。拟首先研究miR-21→转录抑制因子/靶基因→多重调控EGFR信号通路的新型调控模式，进一步筛选出对miR-21具有特异性抑制作用的化学小分子抑制剂，并研究抑制miR-21与胶质瘤一线化疗药物替莫唑胺(TMZ)的联合作用机制和效果，在此基础上实现miR-21抑制剂与TMZ的脑靶向联合应用。本研究可揭示miR-21对EGFR信号通路的多重复杂调控网络，并为研发脑靶向miRNA治疗药物奠定基础。

细胞内主要信号通路与关键miRNA分子存在相互协调作用，促进肿瘤发展，其中miR-21与EGFR和β-catenin等胶质瘤主要信号通路的关系尤为密切。本课题以胶质瘤致病miR-21为重点研究对象，依托高通量检测和系统生物学的技术阐明了miR-21对EGFR信号通路的多重调控网络，利用RNA结构预测与计算机辅助药物设计技术设计并筛选出了miR-21小分子抑制剂AC1MMYR2，构建了纳米尺寸结构稳定的高效靶向投递系统。主要研究成果为：1. 我们发现β-catenin通过STAT3对miR-21进行调控，STAT3有望成为控制胶质瘤细胞入侵和增殖的新的治疗靶点；2. miR-21通过VHL/β-catenin和PPARα/AP-1调控EGFR/AKT信号通路，而EGFR通过激活β-catenin和AP-1调节miR-21的表达，阐明了miR-21和EGFR之间存在反馈调节环路；3. AC1MMYR2可以阻断成熟miR-21的形成，上调PTEN、PDCD4和RECK等抑癌基因的表达，下调EMT相关标记物的表达，具有抑制细胞增殖与侵袭、促进细胞凋亡的能力，同时在动物实验中我们发现AC1MMYR2具有抑制颅内胶质瘤细胞生长的功能；4. 借助于合成的新型两亲性星形支化共聚物投递载体，我们实现了化疗药物和miR-21i的共同投递，化疗联合miRNA基因治疗的方案具有最优的抗细胞增殖能力；5. 合成的细胞内miRNA投递系统实现了反义miRNA-21寡核苷酸序列（AS-miR-21）的高效投递，该系统可以抑制肿瘤血管生成，进而有效抑制肿瘤的生长。