蛋白激酶PAK5在骨肉瘤多藥耐藥中的功能及分子機制研究

《蛋白激酶PAK5在骨肉瘤多藥耐藥中的功能及分子機制研究》是依託上海交通大學，由閔大六擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白激酶PAK5在骨肉瘤多藥耐藥中的功能及分子機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：閔大六
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

骨肉瘤是好發於青少年的原發性惡性骨腫瘤，目前的治療主要是以手術和化療為主的綜合治療。骨肉瘤細胞對化療藥物產生多藥耐藥是導致化療失敗的主要原因之一。本課題組在前期工作中建立了骨肉瘤多藥耐藥細胞株MG-63/DXR，並對不同骨肉瘤組織樣本進行腫瘤細胞的原代培養，獲得了對化療敏感的原代細胞株和不敏感細胞株；套用基因晶片分析骨肉瘤多藥耐藥細胞及敏感細胞基因表達譜的差異，發現p21活化激酶家族（p21-activated kinase，PAKs）可能與多藥耐藥的形成有關，其中尤以PAK5基因表達的改變最為顯著，抑制PAK5的表達能夠顯著改善MG-63/DXR細胞對於阿黴素的敏感性。目前PAK5與腫瘤細胞多藥耐藥的關係尚未見報導。本項目擬通過體內外實驗進一步驗證PAK5對骨肉瘤多藥耐藥的影響，並探討其相關的分子機制。同時收集骨肉瘤組織樣本，回顧性分析PAK5基因表達與臨床骨肉瘤化療耐藥的相關性。

結題摘要

骨肉瘤是最常見的骨原發性惡性腫瘤，在局部呈侵襲性生長並容易發生遠處轉移。p21活化激酶5（p21-activated kinase 5，PAK5）為PAKs家族中新近發現的成員，在細胞骨架重組、細胞生長、增殖、分化以及凋亡等一系列功能中發揮重要作用。近年有研究發現PAK5參與了胃癌、腸癌等腫瘤的發生髮展，但PAK5在骨肉瘤中的生物學功能尚不明確。本研究的目的是通過體內外實驗探索PAK5對骨肉瘤生物學行為（如侵襲轉移、多藥耐藥等）以及患者預後的影響，並探討其相關的分子機制。本研究首先設計並化學合成了siRNA抑制PAK5的表達，發現顯著上調MG-63/DXR 細胞對於阿黴素、順鉑、異環磷醯胺的敏感性。回顧性分析新輔助化療骨肉瘤患者PAK5表達與化療敏感性的關係，發現瘤組織過表達PAK5的患者腫塊退縮不足25%，初步證實PAK5與腫瘤耐藥密切相關。PAK5在骨肉瘤組織和細胞系中過表達，進一步構建shRNA-PAK5病毒載體，轉染骨肉瘤Saos-2細胞株，發現其增殖和集落形成能力被顯著抑制，凋亡顯著增加，同時小鼠移植瘤模型證明其腫瘤形成能力顯著下降。腫瘤細胞抗凋亡是觸發瘤細胞多藥耐藥的重要機制，本研究體內外實驗均證實，干擾PAK5表達顯著誘導了骨肉瘤細胞凋亡，這可能是PAK5影響骨肉瘤細胞耐藥的機制。本研究回顧性分析PAK5基因表達與臨床預後的相關性，發現PAK5與骨肉瘤化療耐藥、肺轉移均密切相關，骨肉瘤組織高PAK5表達與更短的總體生存率相關。肺是骨肉瘤最常見的轉移部位，我們進一步實驗證明，敲除PAK5後骨肉瘤細胞侵襲能力顯著下調，並發現MMP-2在PAK5沉默後也顯著下調。回顧性分析發現PAK5表達在肺轉移組織中比原發骨肉瘤組織中更高，高表達PAK5的組織MMP-2表達水平也升高。研究還發現腫瘤大小、分期、局部復發、肺轉移及PAK5表達水平是影響骨肉瘤預後的因素，且PAK5高表達能降低化療有效率。多因素分析顯示PAK5表達水平及肺轉移是影響骨肉瘤預後的獨立因素。本研究還進一步探索了逆轉骨肉瘤多藥耐藥(MDR)的機制，套用西羅莫司聯合細胞毒藥物處理MG63/DXR細胞，發現西羅莫司可逆轉MDR，通過miRNA microarray、原位雜交等分析，揭示西羅莫司通過上調miR-34b，負調控PAK5同源蛋白PAK1和ABCB1的表達，從而逆轉骨肉瘤化療耐藥的分子機制。