小细胞肺癌是一种神经内分泌肿瘤,约占肺癌的15%-20%。由于生长迅速、恶性程度高、肿瘤转移早,小细胞肺癌患者的预后往往不佳,约三分之二的患者确诊时已发生远处转移,5年生存率仅5%-7%。尽管小细胞肺癌对化疗十分敏感,但是绝大多数的患者在两年内死于疾病的复发转移。同时,复发性小细胞肺癌大多对铂类耐药,二线及以上的治疗方案效果并不令人满意。因此,探索更有效的治疗方案以及克服化疗耐药,对改善小细胞肺癌患者的生存至关重要。Polo样激酶1(Polo-like kinase 1,PLK1)是个高度保守的丝/苏氨酸蛋白激酶,在调节细胞周期中以及DNA损伤修复的过程中发挥重要作用。近年来多项研究表明PLK1还可能参与肿瘤的形成过程,目前已发现PLK1在多种肿瘤中高表达,且PLK1表达水平与肿瘤的恶性程度及患者的预后相关,这意味着PLK1可能成为肿瘤治疗的重要靶点。BI 6727(volasertib)是PLK1高效的特异性小分子抑制剂,通过竞争性结合PLK1的ATP结合位点从而抑制其激酶活性。在临床前研究和临床试验中BI 6727单药治疗或联合其他药物,在多种肿瘤中表现出显著的抗肿瘤活性。然而,PLK1在小细胞肺癌中的表达以及PLK1抑制剂在小细胞肺癌中的作用及机制目前鲜有报道。本课题探索了PLK1抑制剂BI 6727在小细胞肺癌中的抑瘤作用和逆转化疗耐药作用及机制。首先,通过免疫组化检测了PLK1在小细胞肺癌中的表达并分析其与临床病理特征的联系;接着,采用CCK-8法、流式细胞分析、彗星实验、western blot等检测了BI 6727对小细胞肺癌细胞增殖、细胞周期和凋亡的影响及诱导DNA损伤的作用;并且在动物水平也验证BI 6727对小细胞肺癌移植瘤的作用;同时,通过构建顺铂耐药的小细胞肺癌细胞株,进一步探讨了PLK1在顺铂耐药的小细胞肺癌中的作用,以及BI 6727逆转顺铂耐药的作用及机制。在本研究中我们发现:PLK1在人小细胞肺癌中高表达,而在正常肺组织中几乎不表达,PLK1表达与患者临床分期以及预后相关。PLK1抑制剂BI 6727能够明显抑制小细胞肺癌细胞增殖,而正常支气管上皮细胞增殖不受影响。在体外条件下,BI 6727通过激活ATR/ATM-Chk1/Chk2诱导DNA损伤的发生,将小细胞肺癌细胞周期阻滞于G2/M期,并导致细胞发生caspase-3依赖性的细胞凋亡。在动物水平,BI 6727明显抑制裸鼠移植瘤的生长,并诱导肿瘤组织细胞DNA损伤和细胞凋亡。在顺铂耐药小细胞肺癌细胞株中,PLK1表达增高,而沉默PLK1能够部分逆转顺铂耐药。并且,PLK1抑制剂BI 6727明显抑制耐药细胞的增殖,诱导耐药细胞发生DNA损伤,同时抑制DNA损伤修复蛋白Rad51的表达,并且能够诱导耐药细胞凋亡。综上所述,PLK1在小细胞肺癌的发生发展及化疗耐药过程中发挥重要作用,PLK1可能成为小细胞肺癌治疗的重要靶点。