盐酸决奈达隆靶向SRC抑制胃癌生长的机制研究

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背景和目的胃癌是我国最常见的消化系统恶性肿瘤之一,预后差,死亡率高。中国胃癌患者5年生存率不到40%。由于胃癌初期症状不明显,大部分病人在确诊时已是晚期,且晚期胃癌手术根治效果不佳,因此患者预后不理想。虽然靶向HER2基因的曲妥珠单抗已在晚期胃癌患者中推广使用,但心脏毒性和耐药性的产生也限制了其在胃癌患者中的应用。所以迫切需要寻找胃癌防治的新策略。肿瘤的化学预防(Chemoprevention)是指利用自然、人工或生物制剂来阻止、减缓或者逆转肿瘤发生和进展,以减少肿瘤的发病率和死亡率的一种策略。近年来,该领域发展迅速,已成为预防肿瘤发生和复发的重要手段之一。药物再利用是指对已经上市,或正在开发(包括停止开发)的药物进行相关研究用于新治疗用途的研发策略。例如有研究表明治疗2型糖尿病的一线药物二甲双胍可以抑制肿瘤细胞的增殖;临床上治疗帕金森病的多巴胺受体激动剂溴隐亭,被发现可用于宫颈癌的治疗。一款药品从开始研发到应用于临床是一个长耗时的过程,在这个过程中需要消耗大量的人力物力,因此,从美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准上市的药物中筛选出能够用于癌症预防和治疗药物作为一种新的药物开发策略,可以避开新药研发高耗时和高成本的弊端。基于此种策略,本研究通过对FDA批准的药物进行筛选,发现治疗心律失常的药物——盐酸决奈达隆(Dronedarone hydrochloride,DH)可以在体外有效抑制胃癌细胞的增殖,动物实验结果也表明,盐酸决奈达隆可以在体内抑制胃癌肿瘤的生长。机制研究发现,盐酸决奈达隆与SRC(Tyrosine-protein kinase SRC,SRC)激酶结合并抑制其活性,从而抑制SRC下游分子AKT1磷酸化,进而抑制胃癌细胞的增殖。近年来,已有文献报道盐酸决奈达隆可在上皮性卵巢癌和乳腺癌中发挥抗肿瘤作用,但其在胃癌中的抗癌效果却未有报道。在本课题中,我们对盐酸决奈达隆在体内外对胃癌的抗肿瘤作用进行探索,并寻找其作用机制,为盐酸决奈达隆作为胃癌的化学预防药物提供理论依据。方法1.盐酸决奈达隆在体外抑制胃癌细胞增殖的研究利用细胞毒性实验检测盐酸决奈达隆对胃癌细胞系的毒性;利用细胞增殖实验检测盐酸决奈达隆对胃癌细胞增殖能力的抑制作用;利用锚定依赖性实验和非锚定依赖性实验检测盐酸决奈达隆对胃癌细胞克隆形成能力和非锚定依赖性生长能力的抑制作用;2.盐酸决奈达隆与激酶结合的研究利用蛋白质-小分子计算机对接模型筛选可能与盐酸决奈达隆对接的激酶;利用体外蛋白下拉实验和细胞热位移分析实验验证分子对接模拟的结果。3.酪氨酸蛋白激酶SRC在胃癌中的表达情况以及与患者预后相关性的研究利用TCGA(The cancer genome atlas)数据库(https://portal.gdc.com)和Kaplan-Meier Plotters数据库(https://kmplot.com/analysis/)分析SRC m RNA在胃癌中的表达情况以及与患者预后的关系。4.盐酸决奈达隆对SRC激酶活性及其下游分子影响的研究利用体外激酶实验实验检测盐酸决奈达隆对SRC激酶活性的影响;利用蛋白质免疫印迹实验和免疫荧光实验检测盐酸决奈达隆处理24 h后胃癌细胞中SRC蛋白及其下游信号分子AKT1蛋白磷酸化水平的变化情况。5.敲除SRC对胃癌细胞增殖能力以及对盐酸决奈达隆敏感性改变的研究构建稳定敲除SRC的胃癌细胞系并利用蛋白质免疫印迹实验对细胞系进行验证;随后进行细胞增殖实验检测敲除SRC基因对胃癌细胞增殖的抑制效果;利用锚定依赖性实验验证敲除SRC基因对胃癌细胞克隆形成能力的抑制作用。利用细胞增殖实验检验盐酸决奈达隆对SRC基因敲除后肿瘤细胞增殖能力的影响。6.盐酸决奈达隆在体内对患者源性的胃癌异种移植模型(Patient-derived xenograft models,PDX模型)生长抑制作用的研究建立胃癌PDX小鼠模型,并通过小鼠口服给药途径来观察盐酸决奈达隆或SRC抑制剂达沙替尼在体内抑制肿瘤生长的效果;通过免疫组织化学染色观察盐酸决奈达隆和达沙替尼处理后的肿瘤组织中Ki-67蛋白表达水平。通过免疫蛋白印迹实验检测盐酸决奈达隆处理后肿瘤组织中AKT磷酸化水平的变化情况。结果1.盐酸决奈达隆在体外对胃癌细胞增殖具有抑制作用细胞毒性实验结果显示不同胃癌细胞(HGC27和AGS)中药物的半数抑制浓度(IC50),分别为24 h:9.504μM(HGC27)和8.739μM(AGS),48 h:6.587μM(HGC27)和4.188μM(AGS)。细胞增殖实验、锚定依赖性实验、非锚定依赖性的结果显示盐酸决奈达隆抑制胃癌细胞的增殖和克隆的形成,并且随着药物浓度的增加,药物对细胞的增殖能力和克隆形成能力的抑制作用也增强。2.盐酸决奈达隆能够与激酶SRC结合蛋白质-小分子计算机对接模型的结果显示SRC激酶是盐酸决奈达隆的潜在结合靶点;体外蛋白下拉实验的结果确定了盐酸决奈达隆与SRC的结合;同时,细胞热位移分析实验的结果进一步证实盐酸决奈达隆与SRC结合。3.SRC激酶蛋白与胃癌组织中的表达情况以及其与患者预后的关系TCGA数据库分析的结果显示,与正常组织相比,SRC在胃癌组织中的表达上调;Kaplan-Meier Plotters数据库分析结果表明,SRC的表达与患者的预后成负相关。4.盐酸决奈达隆对SRC激酶活性及其下游分子的磷酸化具有抑制作用体外激酶实验的结果显示盐酸决奈达抑制SRC的激酶活性,从而导致其下游分子AKT1的磷酸化受到抑制;蛋白质免疫印迹实验结果显示,胃癌细胞在经过盐酸决奈达隆处理24 h后,细胞中SRC下游信号分子AKT1的磷酸化水平随着药物浓度的升高而逐渐受到抑制;免疫荧光实验的结果表明胃癌细胞中p-AKT1 S473的荧光强度随着盐酸决奈达隆浓度的增高而降低。5.敲除SRC抑制胃癌细胞增殖敲除SRC能够抑制胃癌细胞的增殖和克隆形成;细胞增殖实验的结果表明,敲除SRC后细胞对盐酸决奈达隆的敏感性降低。6.盐酸决奈达隆抑制患者源性的胃癌异种移植模型(PDX模型)生长,并且与SRC抑制剂达沙替尼对肿瘤生长有相同的抑制作用动物实验的结果表明,盐酸决奈达隆和达沙替尼抑制人源化胃癌肿瘤的生长,且盐酸决奈达隆与达沙替尼对肿瘤生长的抑制效果相同。免疫组织化学染色和免疫蛋白印迹实验的结果表明,盐酸决奈达隆和达沙替尼抑制PDX模型肿瘤组织中Ki-67的表达,且盐酸决奈达隆抑制PDX模型肿瘤组织中AKT1蛋白磷酸化水平。结论盐酸决奈达隆通过结合SRC并抑制SRC激酶活性进而抑制SRC下游蛋白AKT1的磷酸化,从而抑制胃癌细胞在体内外增殖。
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