获得性放疗抵抗诱导肺腺癌细胞中FRα表达下调致培美曲塞低敏的机理研究和应用

The radiation resistance of lung adenocarcinoma remains a major therapeutic problem, and chemotherapy drugs are often used to carry out the follow-up treatment. Pemetrexed is one of the leading chemotherapeutic agents for the treatment of lung adenocarcinoma, which is widely used clinically. It mainly relies on the folate receptor protein FRα, which is highly expressed in lung and lung adenocarcinoma cells, to get into cells. The expression level of FRα in cells determines the efficacy of pemetrexed. Our previous studies showed that the sensitivity of radioresistant lung adenocarcinoma cells to pemetrexed was much lower than that of the parental cells, and the reason was that the expression of FRα was significantly reduced in radioresistant lung adenocarcinoma cells. Further studies showed methytransferase inhibitor decitabine could reverse the expression of FRα, suggesting that abnormal DNA methylation may be the key mechanism to regulate FRα expression. Based on these results, the aim of this project is to explore the regulatory mechanism of ionizing radiation on FRα, and then combine pemetrexed with decitabine. The combination therapy highlights the potential of a novel clinical radioresistant lung adenocarcinoma therapy to improve the efficacy and reduce the toxicity of pemetrexed.

放疗抵抗是肺腺癌治疗的一大难题，临床上多采用化疗药物开展后续治疗。培美曲塞是肺腺癌治疗的主导化疗药物之一，主要依赖于高表达在肺和肺腺癌细胞中的叶酸受体蛋白FRα进入细胞，且FRα的表达水平决定了培美曲塞的临床疗效。我们前期研究显示放疗抵抗肺腺癌细胞对培美曲塞的敏感度远低于亲代细胞，分析其原因发现，FRα在放疗抵抗肺腺癌细胞中的表达量显著降低。进一步研究显示，甲基化转移酶抑制剂地西他滨可以逆转放疗抵抗肺腺癌细胞中FRα的表达，而不影响亲代细胞中FRα的表达，提示DNA甲基化异常可能是调控FRα表达的关键。基于该研究结果，本项目拟深入探究电离辐射对FRα的调控机理，并利用该机理设计地西他滨和FRα抗癌底物培美曲塞联合用药，处理放疗抵抗肺腺癌细胞株及治疗异种移植瘤裸鼠，为临床培美曲塞治疗放疗抵抗肺腺癌提供减毒增敏治疗方案的实验依据。

放疗抵抗是肺腺癌治疗的一大难题，临床上多采用化疗药物开展后续治疗。然而关于放疗抵抗肺腺癌病人对传统化疗药物的疗效变化却鲜有报道。放疗抵抗后的肿瘤细胞与原肿瘤细胞相比往往在很多基因表达上存在较大差异，因此，研究放疗抵抗肺腺癌细胞中药物转运体和药物相关受体蛋白的表达、变化和调控机制，可为临床化疗药物的选择、剂量的合理使用和联合用药提供强有力的临床前实验支持。培美曲塞是肺腺癌治疗的主导化疗药物之一，因此，本研究的主要内容之一是阐明放疗抵抗肺腺癌细胞对培美曲塞敏感性的变化及相关机制，并期望找到一个最佳的治疗策略提高培美曲塞在放疗抵抗肺腺癌患者中的疗效。培美曲塞主要依赖于高表达在肺和肺腺癌细胞中的叶酸受体蛋白FRα进入细胞，且FRα的表达水平决定了培美曲塞的临床疗效。本研究结果表明放疗抵抗肺腺癌细胞对培美曲塞的敏感度远低于亲代细胞，分析其原因发现，FRα在肺腺癌放疗抵抗细胞中的表达量显著降低，导致培美曲塞在细胞中的积聚量骤降。进一步研究结果显示，甲基化转移酶抑制剂地西他滨可以间接逆转放疗抵抗肺腺癌细胞中FRα的表达，而不影响亲代细胞中FRα的表达。体内外试验研究均表明培美曲塞联合地西他滨具有较强的药物协同作用。该部分研究提出了获得性放疗抵抗肺腺癌患者对培美曲塞的药效问题，研究结果表明培美曲塞联合地西他滨将是一种有前景的治疗策略。本研究的主要内容之二是分析放疗抵抗肺腺癌细胞对不同化疗药物的敏感性变化。结果显示放疗抵抗肿瘤细胞对紫杉醇、多西他赛和SN-38的敏感性增强。其中相比于亲代细胞，SN-38在放疗抵抗细胞的IC50值降低36倍。进一步的研究结果表明长期放疗降低了肿瘤细胞膜上乳腺癌耐药蛋白（BCRP）的表达量，导致药物在细胞内的积聚量增加，提示SN-38（伊立替康活性代谢物）可能是放疗抵抗肺腺癌病人后续治疗的优选药物。