潜在的Tβ4/ILK/PI3K/Akt信号通路介导肝癌干细胞对索拉非尼的耐受作用及克服方案的探索

Sorafenib treatment for advanced liver cancer has certain effect, but not satisfactary currently. We found liver cancer stem cells (LCSCs) were significantly resistant to sorafenib and key molecules of PI3K/Akt pathway were up-regulated in liver cancer stem cells. We speculated that compensatory activation of PI3K/Akt pathway may be the principle mechanism of sorafenib resistance. We performed Human Genome Array GeneChip? in LCSCs and the parental cells, and the results not only verified the up-regulated PI3K/Akt pathway, but also indicated thymosin β4 (Tβ4) as a significant sorafenib resistance gene. Tβ4 play a role in tumorigenesis and metastasis, however, there are no literature reports in liver cancer. Our experimental results proved Tβ4, integrin linked kinase (ILK) and PI3K/Akt pathway were positively correlated. So we assume the potential Tβ4/ILK/PI3K/Akt pathway may mediate sorafenib resistance in liver cancer, especially in LCSCs. In this project, we will widely explore Tβ4, ILK and PI3K/Akt signal molecules in liver cancer cell lines and LCSCs, identifying the molecular mechanism of sorafenib resistance. Then, we will find an appropriate antagonist to block this pathway and investigate the anti-tumor effect combined with sorafenib, both in vitro and in vivo. We intent to propose a potential solution to overcome sorafenib resistance of liver cancer, especially LCSCs, by comprehensively assessing cell proliferation, stem-like characteristics, tumor growth, angiogenesis, et al.

索拉非尼治疗晚期肝癌有一定疗效但效果有限。我们发现肝癌干细胞对索拉非尼明显耐受，肝癌干细胞中PI3K/Akt通路关键分子表达上调，因而推测耐受机制可能是该通路的代偿性活化。基因组芯片结果不仅佐证此推断，且提示与胸腺肽β4（Tβ4）明显相关。Tβ4与肿瘤密切相关，但目前在肝癌中的研究仍是空白。预实验证明Tβ4、整合素连接激酶（ILK）表达与PI3K/Akt活跃程度呈正相关。故提出假设，潜在的Tβ4/ILK/PI3K/Akt通路介导肝癌细胞尤其是肝癌干细胞对索拉非尼的耐受。本项目将广泛调查Tβ4、ILK和PI3K/Akt信号分子在肝癌细胞、肝癌干细胞中的表达，鉴定肝癌（干）细胞耐受索拉非尼的分子机制；寻找合适的拮抗剂阻断该通路，研究其联合索拉非尼在体外及体内杀伤肝癌（干）细胞的效果。综合细胞增殖、干性特征、瘤体生长、血管生成等指标，提出克服肝癌细胞尤其是肝癌干细胞对索拉非尼耐受的潜在解决方案。

索拉非尼（sorafenib）是肿瘤多靶点抑制剂，是目前唯一被批准用于临床治疗晚期肝癌的靶向药物。然而，肝癌患者对索拉非尼的反应率较低，实际疗效参差不齐。说明肝癌患者普遍存在天生性或者获得性耐受索拉非尼的现象。.本课题的一个主要研究内容是以非附着性球培养获取的肝癌干细胞样细胞为实验对象，通过体内外实验研究肝癌干细胞对索拉非尼的耐受性，筛选和验证能够提高疗效的联合用药方案，并探索其分子机制。得到如下结果：（1）肝癌干细胞样细胞对索拉非尼存在天然耐受现象。（2）MK2206可增强索拉非尼抗肝癌效应。（3）MK2206和索拉非尼对于裸鼠移植瘤的生长具有协同抑制作用。（4）肝癌干细胞样细胞和肝癌细胞的Akt及ERK信号通路的活化水平有差异。与亲代细胞相比，肝癌干细胞pAkt表达增强，而pERK表达降低。我们认为这就是肝癌干细胞亚群明显耐受索拉非尼的原因。这些研究结果为实现靶向治疗肝癌干细胞的的临床转化提供理论依据和实验基础，为克服肝癌细胞尤其是肝癌干细胞耐受索拉非尼提出了一个潜在解决方案。主要研究成果发表于“Tumor Biology”。.鉴于上述肝癌耐受索拉非尼的分子机制，我们认为，不仅在决定用药前需要检测肝癌细胞这些通路主要靶分子的表达，而且在用药过程中需要不断监测其耐药状态。为此，我们进一步开展了肝癌循环肿瘤细胞（CTCs）pERK/pAkt表型鉴定对于晚期肝癌索拉非尼疗效预测作用的研究。重要结果如下：（1）肝癌患者在接受索拉非尼治疗后2周，外周血CTCs均有不同程度下降，而且不同分子表型CTCs下降幅度差异具有统计学意义。其中pERK+/pAkt-患者对索拉非尼最为敏感。（2）当具有pERK+/pAkt-表型的CTCs比例 ≥ 40%时，肝癌患者对索拉非尼疗效明显提高。（3）采用三维培养技术成功培养出从肝癌患者外周血中分离的CTCs，并在此基础上进行药敏试验。与pERK+/pAkt-表型的CTCs比例< 40%的样本相比，pERK+/pAkt-表型的CTCs比例 ≥ 40%的样本对索拉非尼的敏感性明显增加。.上述研究结果表明，肝癌CTCs pERK/pAkt表型检测可用于临床指导索拉非尼个体化治疗，以及在治疗过程中监测和评价疗效；对pERK+/pAkt-患者和pERK+/pAkt+患者可积极应用索拉非尼治疗。主要研究成果已发表于“Oncotarget”。