项目背景

　　结直肠腺癌的治疗以手术切除为主，化疗和放疗是中、晚期结直肠腺癌患者最重要的治疗方法之一。临床工作发现部分结直肠癌患者存在放、化疗抵抗，短期内即出现肿瘤复发和转移，生存期短。目前大量研究证明，放疗过程中肿瘤细胞会产生放疗抵抗、凋亡抑制和肿瘤转移，限制了放疗效果和患者预后。因此，深入研究结直肠腺癌放疗抵抗的具体机制，对结直肠腺癌患者预后具有重要的临床应用价值。

　　肿瘤在接受放疗时，会出现抵抗的具体机制尚不清楚，研究表明未折叠的蛋白质反应（Unfolded protein reaction，UPR）通常在实体瘤中被激活并导致肿瘤细胞抗细胞凋亡和耐药。UPR是内质网为了维持其内部蛋白质的平衡，启动由核DNA编码的热休克蛋白10、HSP60和激活转录因子6（Activation of transcription factor 6，ATF6）和C/EBP环磷酸腺苷反应元件结合转录因子同源蛋白CHOP等基因群转录活化程序的应激反应。UPR可以通过清除有缺陷的蛋白质或受损的细胞器，最终通过维持细胞内环境的稳态促进肿瘤细胞存活。研究表明UPR主要参与者IRE1α，BIP，PERK和ATF6及分子伴侣GRP78在肿瘤中均高表达，并参与肿瘤放化疗抵抗和转移。UPR作为新发现的细胞内应激机制，直接影响癌症的发生发展和预后不良等，且激活UPR可以促进肿瘤耐药性，抑制UPR后该功能消失。ERS被认为是诱导UPR通路的关键因素，ERS的增加会导致蛋白质的错误折叠和聚集。这种蛋白毒性应激导致UPR的激活，影响mDNA，促进肿瘤细胞的耐凋亡和转移。肿瘤微环境中的应激状态包括低氧供应，营养剥夺和pH变化可以直接影响内质网（Endoplasmic reticulum，ER）的内腔环境，导致内质网应激（Endoplasmic reticulum stress，ERS）。当错误折叠的蛋白质在ER中累积时，葡萄糖调节蛋白78（Glucose regulatory protein 78，GRP78）和来自AFT6α的BiP共同调解核酸内切酶α（Inositol-requiring enzyme-1α，IRE1α）和PERK寡聚化和自转磷酸化，激活下游级联信号通路，激活UPR。综上，放疗导致ERS，诱导UPR，抑制肿瘤细胞凋亡，促进其存活和转移，导致放疗抵抗。那么ERS如何诱导UPR，导致放疗抵抗呢？

　　越来越多的证据表明，ERS在恶性肿瘤的发生发展和放疗、化疗敏感性中发挥重要作用。辐射导致DNA损伤和ER内错误折叠蛋白质的积累以诱导ERS，从而激活UPR。在辐射诱导的ERS早期阶段，ER激活细胞中的自我保护机制，并主动调节应激反应蛋白，例如促进存活分子GRP78的表达/激活以抵抗应激诱导的损伤。如果刺激超过细胞修复能力或ERS延长，则将启动ERS相关的促凋亡信号如PERK-eIF2α-ATF4-CHOP/GADD153和半胱天冬酶-12的表达，并且平衡促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白（bcl-2家族）之间的相互作用将被破坏，从而导致仅BH3蛋白BIM、PUMS和NOXA的表达增加，并诱导细胞色素C释放以促进细胞凋亡。因此，ERS在调节放疗敏感性方面具有双向调节功能并具有细胞类型特异性。研究表明ERS信号通路的抑制可以增加鼻咽癌细胞和乳腺癌细胞的放射敏感性。而在头颈部鳞状细胞癌细胞中，诱导ERS会增加的放射敏感性[16]。那么ERS如何诱导UPR进而促进胰腺癌放疗抵抗的呢？

　　肿瘤微环境在UPR的产生过程中发挥重要作用。以往研究表明CD147可以调控肿瘤微环境，是多种肿瘤发生发展的关键分子。且ER应激物处理肝肿瘤细胞7721和HepG2后，激活UPR，且与正常对照组相比，CD147表达呈时间依赖性显著增加，说明ERS状态下诱导CD147高表达，进而激活UPR。CD147如何诱导UPR促进放疗抵抗呢？

　　CD147也被称为Basigin或EMMPRIN，属于免疫球蛋白超家族的跨膜糖蛋白，是S100A9和血小板糖蛋白VI的内膜受体。CD147与单羧酸转运蛋白紧密联系，对细胞表面易位和活动至关重要，也参与肿瘤的有氧糖酵解，促进肿瘤生长。 研究表明CD147在许多肿瘤中高表达，如在食管鳞状细胞癌（阶段3和4）和子宫内膜癌中表达显著上调，而在正常组织中低表达或不表达，并且是弥漫性癌细胞中表达最高的蛋白之一，与肿瘤的迁移、增殖、凋亡、肿瘤复发、化疗耐药和不良预后相关。研究表明CD147在癌症中通过PI3K/AKT信号通路靶向VEGFR-2/VEGF系统和基质降解蛋白酶，以促进肿瘤细胞生长和侵袭。CD147作为基质金属蛋白酶（MMP）诱导剂，还可以促进周围成纤维细胞分泌大量MMP以进一步刺激肿瘤细胞侵袭，在许多癌症进展中起核心作用，敲除CD147后该作用消失。CD147通过磷酸化Erk1/2激活MAPK途径导致由蛋白酶体降解引起的Bim水平降低（促凋亡），导致肿瘤细胞存活。以上说明CD147与恶性肿瘤相关，在肿瘤的发展中发挥重要作用。CD147还通过抑制Bim促进癌细胞化疗耐药的产生，CD147-ICD通过与FBXO22相互作用介导多聚泛素化和CD147降解，并且FBXO22的CD147多聚泛素化导致肿瘤细胞的顺铂耐药，敲低CD147后肿瘤化疗敏感性增加。CD147还可以上调细胞中CD44，EGFR，Pgp和BCRP蛋白的表达，维持肿瘤干细胞干性，促进化疗耐药。另外CD147是STAT3的新型激活剂，在胰腺癌的放疗抵抗中起关键作用。化疗与放疗治疗肿瘤的共同机制是损伤肿瘤细胞DNA，因此，我们推测CD147在放疗耐辐射中也发挥重要作用。

　　CD147被证明与UPR靶标Bip的表达呈正相关。CD147通过磷酸化FAK（Tyr397）和Src（SH2位点），增强TFII-I酪氨酸磷酸化，并诱导p-TFII-1核定位与Bip启动子结合，促进Bip表达，促进Bip-半胱氨酸蛋白酶复合物的形成，并阻断该蛋白质procaspase切割成其活性形式，诱导UPR，导致凋亡减少，并降低化疗敏感性。siRNA CD147后显著降低了细胞中p-FAK、p-Src和Bip的表达水平，促进了肿瘤细胞凋亡，增加化疗敏感性。因此，抑制CD147为提高现有药物治疗胰腺癌提供了机会，并可能成为肿瘤治疗的新靶点。

　　为了深化肿瘤领域研究开展，提升我国基础科研能力，响应国家不断深入并提升医疗水平的精神。北京医学奖励基金会特设立“CD147介导UPRmt 参与结直肠腺癌放疗抵抗动物研究”项目。

　　项目内容

　　放疗抵抗是部分耐辐射预后差型直肠癌临床治疗的瓶颈，因此，深入研究这部分直肠癌放疗抵抗的分子机制，有助于开发新的直肠癌治疗策略。以往研究证明放疗会导致ERS，ERS可以诱导肿瘤细胞CD147的高表达，CD147在肿瘤增殖、迁移和耐药抵抗中发挥重要作用。研究表明CD147可以通过磷酸化FAK和Src，增强TFII-I酪氨酸磷酸化，促进UPR关键分子Bip的表达，激活UPR，抑制肿瘤细胞凋亡。因此我们提出科学假设：放疗导致ERS，促进CD147的表达，磷酸化FAK和Src，增强TFII-I酪氨酸磷酸化，促进Bip表达，激活UPR，减少肿瘤细胞凋亡，导致肿瘤放疗抵抗。后续我们将从动物水平，利用透射电镜、免疫荧光和Western Blot等各种分子生物学手段和RNAi等基因干预技术验证以上假说，为明确肿瘤放疗抵抗机制，探索新的治疗靶点和手段提供理论依据。

　　项目对象

　　结直肠癌细胞系及相应的动物模型。

　　项目时间

　　自本项目启动之日起至2024年1月

　　项目联系人

　　乔栋梁  联系电话：13811117387