BEZ235对非小细胞肺癌A549细胞的放射增敏作用
发布时间：2021-07-25 21:53
目的采用双PI3K/mTOR抑制剂BEZ235联合放疗的方法,评价BEZ235对非小细胞肺癌A549细胞的放射增敏作用。方法分别采用单纯放疗和BEZ235联合放疗作用于A549细胞,MTT测定BEZ235对A549细胞的抑制作用,并计算半数抑制浓度（IC50）;克隆形成实验评估BEZ235对A549细胞放射敏感性的影响;Western blotting检测AKT、pAKT蛋白的表达水平。结果 BEZ235可以剂量依赖性抑制A549细胞的增殖,IC50为1.56μmol·L-1;实验组细胞存活分数（SF）显著低于对照组（P<0.05）;实验组pAKT蛋白表达水平显著低于对照组（P<0.05）。结论 BEZ235可通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活,从而抑制非小细胞肺癌A549细胞的增殖,并提高其放射敏感性。
【文章来源】：肿瘤药学. 2020,10(03)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
BEZ235对A549细胞生长的抑制作用
PI3K是一种异二聚体激酶，由p85调控亚基和p110催化亚基组成，可催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）磷酸化为磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3），从而激活多种下游效应因子[9]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）是PI3K/AKT/mTOR信号通路中关键的下游分子，其本质是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。mTOR在生物体内以两种复合物的形式存在：mTORC1和mTORC2。目前针对mTOR的抑制剂中，第一代mTOR抑制剂可特异性抑制mTORC1，但由于其单靶点的限制，极易产生耐药性，从而导致在部分肿瘤的临床治疗中未能达到预期疗效；第二代mTOR抑制剂为双靶点或多靶点抑制剂，包括PI3K/mTOR多靶点抑制剂、选择性mTORC1和mTORC2双靶点抑制剂、ATP竞争性mTOR激酶，可高度选择性抑制mTORC1和mTORC2。与第一代mTOR抑制剂相比，第二代mTOR抑制剂因其作用靶点多的特点而具有更大的治疗优势。此外，一些天然来源产物如姜黄素、白藜芦醇、儿茶素等对m TOR也具有抑制作用[10]。放疗抵抗是一个多基因、多因子、多机制共同参与的过程，影响放射治疗敏感性的主要生物学因素包括：亚致死性损伤和潜在致死性损伤再修复、细胞再增殖、细胞周期再分布及再氧和。此外，肿瘤微环境也可影响肿瘤细胞对放疗的反应，如肿瘤组织中的缺氧细胞亦参与了降低射线的照射效应[11]。PI3K/AKT/mTOR信号通路可通过增强DNA损伤修复，促进肿瘤细胞对放疗的耐受性，这可能是由于其对某些DNA修复蛋白如FANCD2和RNR等的转录水平具有调控作用[12]。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路可恢复肿瘤细胞对放疗的敏感性。Chen等[13]发现，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化，可抑制DNA双链断裂的主要修复机制，即同源重组和非同源末端连接，从而实现放射增敏作用。PI3K/AKT/mTOR信号通路还可作用于周期素D依赖蛋白激酶（CDKs），调节细胞周期G1/S期的转化，参与肿瘤细胞的增殖，抑制此信号通路可将细胞阻滞于G1期，防止肿瘤的恶性转化[12]。
放疗抵抗是一个多基因、多因子、多机制共同参与的过程，影响放射治疗敏感性的主要生物学因素包括：亚致死性损伤和潜在致死性损伤再修复、细胞再增殖、细胞周期再分布及再氧和。此外，肿瘤微环境也可影响肿瘤细胞对放疗的反应，如肿瘤组织中的缺氧细胞亦参与了降低射线的照射效应[11]。PI3K/AKT/mTOR信号通路可通过增强DNA损伤修复，促进肿瘤细胞对放疗的耐受性，这可能是由于其对某些DNA修复蛋白如FANCD2和RNR等的转录水平具有调控作用[12]。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路可恢复肿瘤细胞对放疗的敏感性。Chen等[13]发现，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化，可抑制DNA双链断裂的主要修复机制，即同源重组和非同源末端连接，从而实现放射增敏作用。PI3K/AKT/mTOR信号通路还可作用于周期素D依赖蛋白激酶（CDKs），调节细胞周期G1/S期的转化，参与肿瘤细胞的增殖，抑制此信号通路可将细胞阻滞于G1期，防止肿瘤的恶性转化[12]。既往研究证实，mTOR抑制剂无论是单药或是联合用药，在肺癌中均具有较高的抗肿瘤活性，BEZ235联合顺铂可通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路和下调ERCC1表达，增强顺铂耐药A549细胞对顺铂的敏感性[14]。有研究者将一种新型双PI3Kα/mTOR抑制剂PI-103作用于两种格非替尼耐药的NSCLC细胞系A549和H460，观察到PI-103具有明显的抗肿瘤活性[15]。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活有望在发生放疗抵抗的肺癌中发挥作用。本研究结果显示，BEZ235对肺癌A549细胞的增殖具有抑制作用，但并不能完全杀死NSCLC细胞；在相同作用时间下，放疗联合BEZ235对A549细胞的增殖抑制作用明显高于单纯放疗，其原因可能是BEZ235通过下调PI3K/AKT/mTOR信号通路中某些关键蛋白的磷酸化水平抑制此信号通路的激活，从而提高A549细胞的放射敏感性。为了验证这一推测，我们进一步检测了pAKT蛋白表达水平。AKT是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，可参与触发一系列与肿瘤发展相关的反应，同时也是PI3K下游的关键效应蛋白，在PI3K/AKT/mTOR信号通路异常激活的细胞中，pAKT表达水平异常升高[16]。本研究结果显示，联合组pAKT表达水平显著低于单纯放疗组，提示A549细胞放射敏感性的提高与PI3K/AKT/mTOR信号通路被抑制有关，但联合组pAKT表达水平高于单纯药物组。既往研究结果显示，放疗可激活EGFR信号通路，从而诱导细胞增殖和增强DNA修复，最终导致细胞发生放疗抵抗[17]，而EGFR信号通路的激活最终也可导致PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化[18]。本研究为避免放疗联合药物治疗导致细胞大量死亡，因此选用浓度为0.2μmol·L-1的BEZ235，该浓度对A549细胞的增殖抑制率约为20%，但其是否为最佳放射增敏浓度仍有待进一步研究探索。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非小细胞肺癌放疗抵抗研究进展[J]. 宋帅,赫丽杰,韩彧佳,袁辉,马怡,郑爽. 现代肿瘤医学. 2019(19)
[2]mTORC1 inhibitor RAD001（everolimus）enhances non-small cell lung cancer cell radiosensitivity in vitro via suppressing epithelial-mesenchymal transition[J]. Yu Chen,Wen-wen LI,Ping Peng,Wei-heng Zhao,Yi-jun Tian,Yu Huang,Shu Xia,Yuan Chen. Acta Pharmacologica Sinica. 2019(08)
本文编号：3302848
【文章来源】：肿瘤药学. 2020,10(03)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
BEZ235对A549细胞生长的抑制作用
PI3K是一种异二聚体激酶，由p85调控亚基和p110催化亚基组成，可催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）磷酸化为磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸（PIP3），从而激活多种下游效应因子[9]。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin,mTOR）是PI3K/AKT/mTOR信号通路中关键的下游分子，其本质是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。mTOR在生物体内以两种复合物的形式存在：mTORC1和mTORC2。目前针对mTOR的抑制剂中，第一代mTOR抑制剂可特异性抑制mTORC1，但由于其单靶点的限制，极易产生耐药性，从而导致在部分肿瘤的临床治疗中未能达到预期疗效；第二代mTOR抑制剂为双靶点或多靶点抑制剂，包括PI3K/mTOR多靶点抑制剂、选择性mTORC1和mTORC2双靶点抑制剂、ATP竞争性mTOR激酶，可高度选择性抑制mTORC1和mTORC2。与第一代mTOR抑制剂相比，第二代mTOR抑制剂因其作用靶点多的特点而具有更大的治疗优势。此外，一些天然来源产物如姜黄素、白藜芦醇、儿茶素等对m TOR也具有抑制作用[10]。放疗抵抗是一个多基因、多因子、多机制共同参与的过程，影响放射治疗敏感性的主要生物学因素包括：亚致死性损伤和潜在致死性损伤再修复、细胞再增殖、细胞周期再分布及再氧和。此外，肿瘤微环境也可影响肿瘤细胞对放疗的反应，如肿瘤组织中的缺氧细胞亦参与了降低射线的照射效应[11]。PI3K/AKT/mTOR信号通路可通过增强DNA损伤修复，促进肿瘤细胞对放疗的耐受性，这可能是由于其对某些DNA修复蛋白如FANCD2和RNR等的转录水平具有调控作用[12]。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路可恢复肿瘤细胞对放疗的敏感性。Chen等[13]发现，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化，可抑制DNA双链断裂的主要修复机制，即同源重组和非同源末端连接，从而实现放射增敏作用。PI3K/AKT/mTOR信号通路还可作用于周期素D依赖蛋白激酶（CDKs），调节细胞周期G1/S期的转化，参与肿瘤细胞的增殖，抑制此信号通路可将细胞阻滞于G1期，防止肿瘤的恶性转化[12]。
放疗抵抗是一个多基因、多因子、多机制共同参与的过程，影响放射治疗敏感性的主要生物学因素包括：亚致死性损伤和潜在致死性损伤再修复、细胞再增殖、细胞周期再分布及再氧和。此外，肿瘤微环境也可影响肿瘤细胞对放疗的反应，如肿瘤组织中的缺氧细胞亦参与了降低射线的照射效应[11]。PI3K/AKT/mTOR信号通路可通过增强DNA损伤修复，促进肿瘤细胞对放疗的耐受性，这可能是由于其对某些DNA修复蛋白如FANCD2和RNR等的转录水平具有调控作用[12]。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路可恢复肿瘤细胞对放疗的敏感性。Chen等[13]发现，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化，可抑制DNA双链断裂的主要修复机制，即同源重组和非同源末端连接，从而实现放射增敏作用。PI3K/AKT/mTOR信号通路还可作用于周期素D依赖蛋白激酶（CDKs），调节细胞周期G1/S期的转化，参与肿瘤细胞的增殖，抑制此信号通路可将细胞阻滞于G1期，防止肿瘤的恶性转化[12]。既往研究证实，mTOR抑制剂无论是单药或是联合用药，在肺癌中均具有较高的抗肿瘤活性，BEZ235联合顺铂可通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路和下调ERCC1表达，增强顺铂耐药A549细胞对顺铂的敏感性[14]。有研究者将一种新型双PI3Kα/mTOR抑制剂PI-103作用于两种格非替尼耐药的NSCLC细胞系A549和H460，观察到PI-103具有明显的抗肿瘤活性[15]。因此，抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活有望在发生放疗抵抗的肺癌中发挥作用。本研究结果显示，BEZ235对肺癌A549细胞的增殖具有抑制作用，但并不能完全杀死NSCLC细胞；在相同作用时间下，放疗联合BEZ235对A549细胞的增殖抑制作用明显高于单纯放疗，其原因可能是BEZ235通过下调PI3K/AKT/mTOR信号通路中某些关键蛋白的磷酸化水平抑制此信号通路的激活，从而提高A549细胞的放射敏感性。为了验证这一推测，我们进一步检测了pAKT蛋白表达水平。AKT是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，可参与触发一系列与肿瘤发展相关的反应，同时也是PI3K下游的关键效应蛋白，在PI3K/AKT/mTOR信号通路异常激活的细胞中，pAKT表达水平异常升高[16]。本研究结果显示，联合组pAKT表达水平显著低于单纯放疗组，提示A549细胞放射敏感性的提高与PI3K/AKT/mTOR信号通路被抑制有关，但联合组pAKT表达水平高于单纯药物组。既往研究结果显示，放疗可激活EGFR信号通路，从而诱导细胞增殖和增强DNA修复，最终导致细胞发生放疗抵抗[17]，而EGFR信号通路的激活最终也可导致PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化[18]。本研究为避免放疗联合药物治疗导致细胞大量死亡，因此选用浓度为0.2μmol·L-1的BEZ235，该浓度对A549细胞的增殖抑制率约为20%，但其是否为最佳放射增敏浓度仍有待进一步研究探索。
【参考文献】：
期刊论文
[1]非小细胞肺癌放疗抵抗研究进展[J]. 宋帅,赫丽杰,韩彧佳,袁辉,马怡,郑爽. 现代肿瘤医学. 2019(19)
[2]mTORC1 inhibitor RAD001（everolimus）enhances non-small cell lung cancer cell radiosensitivity in vitro via suppressing epithelial-mesenchymal transition[J]. Yu Chen,Wen-wen LI,Ping Peng,Wei-heng Zhao,Yi-jun Tian,Yu Huang,Shu Xia,Yuan Chen. Acta Pharmacologica Sinica. 2019(08)
本文编号：3302848
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