B-Raf V600E突变调控的结直肠癌原发性耐药机制的激酶组学研究

Raf kinase and Raf-Mek-Erk signalling pathway play pivotal roles in the development and metastasis of colorectal cancer. V600E mutation of the Raf kinase has emerged as a very important molecular fingerprint for colorectal cancer. This mutation has extremely enhanced in vitro kinase activity of B-Raf by 500 folds higher than the wild type. Small molecular B-Raf V600E kinase inhibitor Vemurafenib has shown very potent anticancer activity on Melanoma, however, colorectal cancer patients bearing the same mutation showed little drug response upon Vemurafenib treatment. The mechanism of this primary resistance was so far unclear. In this research, we will utilize the established chemical proteomic platform to study the mechanism of vemurafenib resistance on colorectal cancer. We will conduct experiments integrating chemical proteomics, stable isotope labelling, bioinformatics, molecular and cell biology to probe the mechanism and the results will shed light on new clinical treatment strategy and personalized medicine for colorectal cancer.

Raf激酶及其介导的Raf-Mek-Erk通路在结直肠癌发生发展及转移过程中具有重要作用。携带异常的B-Raf基因(B-Raf V600E突变)是直肠癌中一类重要的分子亚型。体外实验证明突变型B-Raf的激酶活性约为野生型B-Raf的500倍。2015年上市的小分子药物威罗菲尼对含有B-Raf V600E突变的黑色素瘤有效率高达70%以上。然而，对含有同样突变的结直肠癌患者疗效却很差，即出现了原发性耐药，其机理目前未知。本研究将使用基于化学探针富集技术的激酶组学（可在近生理条件下富集约300种激酶），开展威罗菲尼耐药性分子机制的激酶组学研究并探索针对B-Raf突变型结直肠癌的新的用药策略。我们将综合运用激酶组学、稳定同位素标记、生物信息学、靶向蛋白组学、分子与细胞生物学等方法研究威罗菲尼在结直肠癌中的耐药机制，从而为临床结直肠癌的精准治疗提供新的理论依据和策略。

结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是常见的消化道恶性肿瘤，其发病率居全球恶性肿瘤的第3位。由于结直肠癌的临床表现差异大，传统医疗模式对不同分子亚型的个体采用相似的治疗方案是疗效不佳的原因之一。因此，深入探求结直肠癌的发生发展机制，寻找更高效低毒的精准医学治疗方法，已经成为了目前结直肠癌的重要研究方向。B-Raf蛋白是Ras-Raf-Mek-Erk信号通路中上游重要调节因子。携带有异常B-Raf基因是家族性或者散发性结直肠癌或息肉中常见的一类重要的分子亚型。其中，96%的B-Raf突变发生在B-Raf蛋白激酶激活区域附近。B-Raf V600E的突变极大地增强了其激酶活性。持续活化的B-Raf激酶可以参与调控多个重要的细胞功能，如控制细胞周期，生存，转移及形态等，进而决定了肿瘤的发生与发展。目前，以B-Raf V600E突变为药物靶点的特异性化学小分子抑制剂威罗菲尼(Vemurafenib)已于2011年成功上市，用于治疗含有B-Raf V600E突变的恶性黑色素瘤，有效率高达70%。然而，最新临床研究结果显示同样具有B-Raf V600E突变的结直肠癌患者对威罗菲尼反应微弱，即出现了B-Raf原发性耐药。在本项目中，我们提出尝试用蛋白组学手段去解析这种原发性耐药的分子机制，填补国内外相关研究的空白。我们先通过深度蛋白组学和激酶组学研究，发现了ZAK、RIPK2等一系列威罗菲尼小分子抑制剂的潜在靶点，并通过靶向蛋白组学PRM等方法对筛选到的通路和网络相关蛋白进行了验证并得到了一致的结果。此外，我们还从临床组织样本出发，发展了一系列高效的用于临床样本的样品处理方法。应用这些方法，我们在临床结直肠癌等肿瘤样本中也绘制了一系列与复杂肿瘤分子分型密切相关的蛋白质动态网络图谱。项目总体进展顺利，取得了一定成果，共申请专利1项，发表SCI论文6篇。