探索非典型蛋白激酶C异构体对胰腺癌细胞的生长及程序性死亡的影响

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is an aggressive cancer with fewer than 1% patients surviving more than 5 years due to its poor prognosis and lack of effective targeted therapies. It is becoming an increasing problem in modern industrialized China, accompanied by deteriorating environment and people adopting a more stressful lifestyle. While mutant K-RAS was identified in >90% PDAC lesions, the exact roles that mutant K-RAS played and its cooperation with other signaling pathways in initiation and progression of PDAC have not been fully understood. Recent studies revealed that two atypical protein kinase C (PKC) isoforms, PKCζ and ι are crucial mediators in PDAC formation, capable of promoting pancreatic acinar-to-ductal metaplasia (ADM) and pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN) that progress to metastatic PDAC. However, the effects of these two PKC isoforms, when downregulated, on the growth, proliferation and apoptosis of PDAC have not been examined. In this study, we propose to demonstrate that the suppression of PKCζ or/and ι leads to growth inhibition and apoptosis in pancreatic cancer cell lines harboring mutant K-RAS. Further disclosure of the underlying mechanism will shed light on the discovery of novel therapeutical drugs for pancreatic cancer.

胰腺癌在我国的发病率呈逐年上升趋势，已成为危胁人民健康的重大隐患。由于其早诊困难，预后性差，加之缺乏有效的治疗手段，导致胰腺癌的治愈率低，五年存活率不到1%。已有研究证明，超过90%的胰腺导管腺癌细胞中均含有K-RAS的基因突变。但有关K-RAS在胰腺癌的发生、发展，以及K-RAS对胰腺癌细胞内其它信号分子所起的作用，还未被完全阐明。最新研究显示，蛋白激酶Ｃ家族中的两种非典型PKC异构体，PKCζ 和 ι，对于胰腺病变的产生、胰腺导管上皮化生、以及胰腺上皮内瘤样病变、直至发展为转移性胰腺癌，均有重要促进作用。但抑制这两种PKC异构体是否会影响胰腺癌细胞的生长、甚至诱发细胞凋亡，还未有相关报道。本研究希望通过揭示下调PKCζ和ι在细胞中的表达对胰腺癌细胞的生长和细胞凋亡的影响、以及与之相关的分子机理，为开发新型的治疗胰腺癌的靶向药物提供线索，并为进一步揭示胰腺癌的病理机制提供依据。

本课题旨在研究非典型蛋白激酶C（atypical protein kinase C, aPKC）相关的信号传导途径在KRAS介导的胰腺癌细胞转化及胰腺癌形成中所起的重要作用，并探究抑制aPKC的活性可选择性诱导携突变KRAS基因的胰腺癌细胞凋亡，而不影响正常胰腺组织细胞的相关机制，以评估aPKC作为筛选临床治疗胰腺癌的新型药物的靶分子的可行性及有效性。经过研究，我们发现，针对aPKC的两种异构体PKCi和PKCz，（1）当我们用小发夹RNA（shRNA）基因敲低的方法抑制PKCi的表达，或用化学抑制剂ATM选择性抑制PKCi活性时，均会导致含突变KRAS的胰腺癌细胞凋亡，证明PKCi对维系含突变KRAS的胰腺癌细胞的生存与增殖至关重要。进一步的机制研究表明，胰腺癌细胞中过度活化的突变型KRAS会上调PKCi的表达并增强其活性，进而活化PKCi下游的转录激活辅助因子YAP1,从而上调细胞核中一系列促增殖分子的基因表达，以保证胰腺癌细胞的存活并支持其转化生长。而抑制PKC活性会切断维持胰腺癌细胞生长的KRAS-PKCi-YAP信号轴，从而触发细胞凋亡。（2）用shRNA抑制胰腺癌细胞PKCz的活性时，会降低胰腺癌细胞的自噬水平，并伴随细胞凋亡。说明PKCz介导的信号传导可促进细胞自噬，以加速细胞内葡萄糖、氨基酸等物质与能量的周转，从而维持胰腺癌的细胞代谢与生长。而抑制PKCz的活性可阻断这一过程，致使胰腺癌细胞代谢失衡，引发细胞凋亡。. 综上所述，我们通过本课题的研究，确定了aPKC异构体PKCi和PKCz在维持胰腺癌细胞的存活及转化生长中具不可或缺的重要作用，揭示了相关分子机制，证明了PKCi和PKCz与胰腺癌细胞中的突变KRAS具综合致死效应，故抑制PKCi和PKCz的活性，可选择性诱导胰腺癌细胞的凋亡。而筛选针对PKCi和PKCz的抑制剂，有望为临床胰腺癌治疗提供新型、高效的靶向药物。