细胞核蛋白激酶PKM2调控结肠癌吉非替尼耐受的分子机制

Gefitinib (Iressa, ZD-1839) is a novel selective EGFR-TKI that blocks the signal transduction pathway implicated in the proliferation and survival of cancer cells. Disappointingly, the emerging clinical experience reveals that despite gefitinib demonstrating some antitumor activity, there is a high level of de novo resistance to such treatment. Our previous study has revealed that the expression of nuclear PKM2 correlates with the resistance to gefitinib in colon cancer cells. Furthermore, nuclear PKM2 regulates the phosphorylation of STAT3. Thus, nuclear PKM2 inhibits the effects of gefitinib on suppressing the STAT3 signaling pathway. In our following study, we intend to successfully get the nuclear PKM2 knockdown strain and overexpression strain, and in the further work, we will clarify the specific mechanisms of nuclear PKM2 on the resistance to gefitinib in colon cancer cells by using in vitro and in vivo experiments. The results of this study provides new evidence for selecting more sensitive patients to gefitinib, suggesting a new therapeutic strategy for overcoming the resistance to gefitinib in colon cancer patients.

吉非替尼是目前倍受关注的肿瘤靶向治疗药物，然而结肠癌对吉非替尼耐受却极大限制了该药的临床应用。我们前期的研究发现，细胞核PKM2表达与结肠癌细胞吉非替尼耐受高度相关，进一步研究表明，细胞核PKM2可通过调节STAT3磷酸化，从而减少吉非替尼对该信号通路的抑制作用。但是，细胞核PKM2调控STAT3的具体位点以及这一过程是否引发了结肠癌吉非替尼耐受？ 细胞核PKM2是否在吉非替尼抑制细胞增殖和促进凋亡的过程中发挥着拮抗作用？以上问题尚不清楚。为此，本课题拟在成功构建细胞核PKM2稳定过表达和低表达细胞株的基础上，从体外到体内实验详尽阐明细胞核PKM2对结肠癌吉非替尼耐受的具体调节作用及其机制。本研究为结肠癌的个体化治疗提供了一定的理论依据，并且细胞核PKM2有望成为新的药理学靶点，为扩大吉非替尼的临床应用提供新的手段。

新近研究表明，吉非替尼对结肠癌有一定的疗效，然而结肠癌对吉非替尼的耐受却极大限制了该药的临床应用。我们发现，结肠癌细胞中细胞核PKM2表达越高，吉非替尼耐受性越强，两者高度相关。在增加功能试验中，与对照组比较，细胞核PKM2过表达HT29细胞的IC50明显升高。在敲除功能试验中，敲除PKM2表达可减少结肠癌细胞对吉非替尼的耐受。动物实验结果显示，细胞核PKM2过表达可逆转吉非替尼诱导的肿瘤体积减小及生长速度减缓，敲减PKM2表达可增加吉非替尼对肿瘤生长的抑制作用。流式细胞术显示，细胞核PKM2过表达可抑制吉非替尼诱导的细胞凋亡及G1期阻滞，敲减PKM2表达可增加吉非替尼诱导的细胞凋亡及G1期阻滞。Western blot结果表明，Caspase-3以及p27Kip1通路参与了细胞核PKM2对细胞凋亡及周期的调控。进一步研究表明，STAT3信号通路在细胞核PKM2调控结肠癌吉非替尼耐受过程中具备关键性的作用。Co-IP及Western blot进一步证实细胞核中STAT3和PKM2具有一定的结合能力，Y705位点是受PKM2调节的唯一磷酸化位点。体内实验同时采用吉非替尼及STAT3小分子抑制剂Stattic干预细胞核PKM2 过表达的结肠癌细胞后，肿瘤体积及生长速度明显减缓，两者具有一定的协同效应。.此项研究表明，细胞核PKM2可成为筛查适用吉非替尼治疗的结肠癌患者的分子靶标，具有潜在的临床诊断应用前景。并且，STAT3抑制剂可运用到吉非替尼增敏治疗中，可以为扩大吉非替尼的临床应用提供新的手段。