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根据GLOBOCAN的相关数据显示,癌症发病率和死亡率在世界范围内迅猛增长。同时,遗传学和流行病学的研究发现,癌症的发生与基因变异及生活环境相关。例如,紫外辐射以及烟雾可以诱导TP53、CDKN2A、RAC1等基因变异,从而增加黑色素瘤和肺癌的风险指数。因此,从遗传变异和环境的角度综合探讨癌症发生、发展对今后癌症的预防与治疗十分必要。研究发现TP53及其负控因子MDM2的调控网络与癌症风险指数显著相关。在东亚人群中,TP53 SNP rs1042522G的频率与冬季最低气温呈负相关,MDM2SNP rs2279744G的频率与紫外线辐射强度呈负相关,这提示该地区人群肺癌、乳腺癌以及眼癌的易感性与环境因素之间密切相关,为解释人群癌症的发生提供了群体遗传学证据。与MDM2类似,另一个负调控因子MDM4在癌症中突变较罕见,且高表达于多种癌症之中,其中rs4245739A与东亚人群肺癌、乳腺癌等癌症风险的增加显著相关。然而,MDM4癌症易感性相关SNP位点与环境因素相关性的研究鲜见报道。基于此,本项研究调查了64个东亚群体,总计3694个个体的rs4245739的基因型,发现易感位点rs4245739A的频率与紫外辐射和环境温度密切相关。由于rs4245739A上调MDM4的表达,因此在紫外线强度较高的地区分布频率较低,以提供更高活性的TP53对抗紫外线的损伤和癌症的发生;在冬季温度较低的地区分布频率较低,以提供更高活性的TP53,产生更多的ATP维持体温并对抗癌症的发生。该位点与环境因素的关系与rs1042522和rs2279744的结果一致。这些结果提示MDM4与TP53、MDM2可能在面对环境应激性压力时,具有协同作用。Rs4245739A的频率与紫外辐射强度的相关性最高、显著性差异最强,提示紫外辐射可能是人群适应性进化的主要选择压力。研究表明,紫外辐射可以引起DNA损伤,具有遗传毒性。间歇性紫外线照射导致黑色素瘤,而长期紫外辐射暴露则增加非黑色素瘤皮肤癌的患病风险。虽然在皮肤癌中黑色素瘤所占比例很低(约4%),但是死亡率却很高(达79%),且发病率逐年上升。目前,恶性黑色素瘤对大多数常用抗癌药物不敏感,因此新的治疗方式亟待寻找。肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)的凋亡通路特异性诱导癌细胞凋亡,且对正常细胞的生存影响较小,因此在抗癌领域有广阔的运用前景。尽管重组人TRAIL(rhTRAIL)及DR4或DR5单克隆抗体活性较好,并已经进入临床试验,但还存在稳定性差、半衰期短和价格昂贵等缺点。因此,急需要寻找易于合成、稳定且价格低廉的化合物靶向DR4/5,以获得特异性抗癌效果。1,8-萘啶衍生物是一类具有抗癌活性的化合物,可以通过多种机制抑制癌细胞生长。在本研究中,对25个1,8-萘啶化合物进行抗癌活性的评价,以期获得可以激活TRAIL凋亡通路的抗癌先导化合物。初筛和复筛的结果显示,化合物3u选择性抑制人恶性黑色素瘤A375细胞系的生长,且细胞呈典型凋亡特征,对正常细胞系pulp和HSF影响较小,证明该化合物是潜在的凋亡诱导化合物。随后,利用高内涵成像系统、实时荧光定量PCR和蛋白免疫印迹等技术,我们发现该化合物特异性上调5个TNFRSF死亡受体及其支架蛋白FADD,下调凋亡抑制蛋白XIAP,在较高浓度切割Caspase-8/3使细胞凋亡,确定了化合物3u在A375细胞中靶向上调死亡受体表达,激活外源性凋亡途径促使细胞凋亡的抗癌机制;为进一步对化合物3u进行结构改良,提高其专一激活DR4/5的靶向性,减少其对正常细胞存活的影响,使3u成为抗癌化合物提供了分子生物学的理论依据。由于某些癌细胞主要通过高表达c-FLIP和XIAP等抗凋亡蛋白抵抗TRAIL诱导的凋亡作用,在化合物特异性靶向死亡受体DR4/5的同时,还需要通过增加癌细胞对TRAIL诱导凋亡的敏感性才能获得较好的癌症治疗效果。目前,同时激活TRAIL凋亡通路、抑制c-FLIP和XIAP活性提高抗癌效果的研究鲜见报道,因此本研究使用c-FLIP的抑制剂Rocaglamide和XIAP的抑制剂AT406联合rhTRAIL研究三药联用对20种癌细胞系的抗癌作用。最终发现三药联用可以通过死亡受体介导的外源凋亡途径诱导大部分癌细胞系凋亡,但还有4种癌细胞系依然对三药联用处理不敏感。同时,正常细胞系pulp和MRC-5也对三药联用不敏感。通过检测这些细胞中TRAIL通路关键蛋白的表达量,得知pulp、MRC-5、U373、U87和U251通过低表达Caspase-8逃逸TRAIL诱导的凋亡,而MCF7通过不表达Caspase-3逃逸凋亡。随后,使用去乙酰基酶抑制剂丙戊酸钠上调U373、U87和U251中Caspase-8的表达,恢复了这三个细胞系对三药联用的敏感性。该项研究为揭示癌细胞逃逸TRAIL凋亡的机制以及优化三药联用的方案提供新思路。综上所述,本研究发现:1、东亚人群中MDM4癌症易感性相关SNP位点rs4245739与环境因素的关系,其中与紫外线辐射相关性最高、显著性最强。揭示了紫外线辐射与MDM4表达量的关系,暗示了p53、MDM2和MDM4协同进化的可能性。2、在恶性黑色素瘤细胞A375中,阐明了一种1,8-萘啶衍生物3u上调TRAIL受体和FADD、下调XIAP的抗癌机制,为治疗恶性黑色素瘤等癌症提供了一种可能,为进一步进行化合物结构改良提供了方向。3、通过三药联用发现癌细胞通过低表达caspase-8或3逃逸TRAIL诱导的凋亡,为优化三药联用的方案提供了思路。