耐药持续细胞介导小细胞肺癌化疗抵抗机制的研究

Small cell lung cancer (SCLC) is sensitive to radiotherapy and chemotherapy, but prone to drug resistance and recurrence. Drug-tolerant persister cells (DTPs) adopt a dynamic survival strategy under chemotherapy, and showing a specific drug tolerance state which mediates drug resistance in SCLC. There are significantly different expressed HIST1H1E and DKK1 genes between SCLC parental cells and DTPs detected by mRNA gene chip. This project aims to interfere with the expression of HIST1H1E and DKK1 genes in In vivo and in vitro to confirm that the down-regulation of HIST1H1E promotes the expression of DKK1. DKK1 mediates the emergence of DTPs with stem cell and mesenchymal cell status through regulating downstream signaling pathway, thus resisting drug chemotherapy. DNA genome sequencing combined with drug resistance regulation of HIST1H1E and DKK1 was used to explore drug resistance driving genes in SCLC. The study of drug resistance mechanism and drug resistance-driven genes in SCLC are helpful to develop new targeted drugs for drug-resistant cells, and provide new therapeutic ideas for resolving cancer recurrence caused by drug resistance. It has significant research and clinical value.

小细胞肺癌（small cell lung cancer，SCLC）对放化疗敏感，但易产生耐药及复发。耐药持续细胞（drug-tolerant persister cells，DTPs）亚群在药物作用下采用动态生存策略，呈现特异的药物耐受状态介导了SCLC的耐药。mRNA谱芯片筛选发现SCLC亲代细胞与DTPs中HIST1H1E、DKK1基因差异表达显著。本课题拟通过干扰HIST1H1E、DKK1基因的表达经体内外实验证实HIST1H1E的下调促进DKK1的表达，DKK1通过下游信号通路介导了具备干细胞及间质细胞状态的DTPs出现，从而抵抗药物化疗。利用DNA全基因组测序结合HIST1H1E、DKK1的耐药调控作用探索SCLC中耐药驱动基因。SCLC耐药机制的研究及耐药驱动基因的探索有助于开发针对耐药细胞的新型靶向药，为解决因耐药造成的肿瘤复发提供新的治疗思路，有很好的研究价值及临床意义。

小细胞肺癌对化疗敏感，但是细胞耐药的耐药导致了肿瘤的复发。本项目基于前期体内外耐药模型建立及表达谱芯片筛选出DKK1和HIST1H1E差异表达基因，通过细胞系、裸鼠体内实验和人小细胞肺癌组织标本三方面探索HIST1H1E 和DKK1 调控肿瘤细胞耐药形成的机制。利用全外显子测序筛选小细胞肺癌的耐药驱动突变基因。结果证实，在细胞系中下调HIST1H1E后，肿瘤细胞的形态发生了长梭形改变，与药物作用后肿瘤细胞发生的形态改变一致，肿瘤干细胞标志物ALDH1、CD44表达升高、上皮E-cadherin表达下降，间质标志物vimentin表达上高，肿瘤细胞药物敏感性显著下降。因此HIST1H1E可能调控了小细胞肺癌肿瘤细胞的多方面生物学功能。而在HIST1H1E下调后的细胞中继续下调DKK1后，肿瘤细胞的这些改变被逆转，因此HIST1H1E对细胞生物学功能的调控可能是通过DKK1及其下游信号通路实现的。联合运用CO-IP 、 pull-down 和质谱技术探索了DKK1下游结合蛋白为HSPD1, PKM 和DYPSL2。裸鼠体内成瘤化疗模型结果显示，HIST1H1E过表达组肿瘤对化疗药物敏感性显著增加，在HIST1H1E过表达组DKK1及相应下游HSPD1, PKM 表达增高，DYPSL2表达降低，在HIST1H1E敲除组结果恰好预期相反。在人小细胞肺癌组织中同样证实了HIST1H1E与KK1/HSPD1/PKM/呈负相关，与DYPSL2呈正相关。临床样本进行全外显子测序显示，与肿瘤正常配对组织对比发现无论是在化疗后样本和未化疗样本中，综合分析筛选TTL1和ZNF208作为耐药驱动候选基因，临床样本中存再这两种基因的突变有可能对药物反应不敏感。本项目针对小细胞肺癌药物作用过程中分子调控机制的研究以及耐药驱动基因的探索，有利于帮助开发针对耐药细胞的新型靶向药，而耐药驱动基因的探索对于临床患者药物敏感性的预测用以帮助选择更精确的治疗药物及方案提供了理论依据。研究结果发表于SCI论文1篇，其余2篇正在投稿中。