【摘 要】
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放射治疗是癌症治疗的重要方式之一。放疗以及放疗联合其他治疗方法能够显著提高大部分癌症患者的生存率,但肿瘤组织的辐射抗拒性仍然是许多实体瘤放疗失败的原因之一。近年来研究发现,前体mRNA选择性剪接与许多肿瘤的发生和发展密切相关,选择性剪接调控药物有望成为一种有效的癌症治疗手段。Madrasin是一种小分子前体mRNA选择性剪接调控药物,可以干扰选择性剪接复合体组装的早期阶段,但其在抗肿瘤和辐射敏感性
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
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放射治疗是癌症治疗的重要方式之一。放疗以及放疗联合其他治疗方法能够显著提高大部分癌症患者的生存率,但肿瘤组织的辐射抗拒性仍然是许多实体瘤放疗失败的原因之一。近年来研究发现,前体mRNA选择性剪接与许多肿瘤的发生和发展密切相关,选择性剪接调控药物有望成为一种有效的癌症治疗手段。Madrasin是一种小分子前体mRNA选择性剪接调控药物,可以干扰选择性剪接复合体组装的早期阶段,但其在抗肿瘤和辐射敏感性中的作用机制尚不清楚。我们首先通过CGGA、GEPIA2和cBioPortal数据库对选择性剪接因子进行生物信息学分析,探究了肿瘤中的选择性剪接因子的异常改变;随后通过文献调研,采用选择性剪接调控药物madrasin处理胶质瘤U251和人宫颈癌HeLa细胞,探讨了madrasin对U251和HeLa细胞增殖、克隆存活、迁移、周期阻滞和凋亡等过程的调控,研究了madrasin在U251和HeLa细胞中的抗肿瘤作用和分子机理,并进一步阐明了选择性剪接抑制剂madrasin联合辐射提高肿瘤细胞辐射敏感性的分子机理。我们的实验结果显示:(1)剪接因子SF1、SRSF2、U2AF2、U2AF1、SF3B1、SF3A1和RBM10在脑胶质瘤中高表达,且U2AF2、U2AF1、SF3B1和SF3A1与脑胶质瘤的恶性程度以及预后密切相关;剪接因子SRSF2在宫颈癌中高表达。随后通过CCK8实验,我们发现在0-8μM浓度范围内,madrasin对肿瘤细胞的抑制作用呈现出剂量依赖性,U251和HeLa细胞的半数抑制浓度(IC50)分别为2.93μM和1.68μM。进一步研究发现了madrasin诱导U251和HeLa细胞G1期阻滞,且下调了周期相关蛋白CDK2、Cyclin E1等蛋白。此外,madrasin作为一种选择性剪接抑制剂,以剂量依赖的方式抑制了凋亡基因Tp73和bc L-x的前体mRNA的剪接,导致了Tp73和bc L-x所产生的两种剪接异构体表达失衡,进而促进了肿瘤细胞凋亡。本研究揭示了madrasin作为前体mRNA剪接调节抑制剂,可能是治疗脑胶质瘤和宫颈癌的潜在药物。(2)首先通过重离子辐射HeLa细胞,其前体mRNA选择性剪接的测序数据显示:2Gy和4Gy重离子辐射HeLa细胞发生的外显子跳跃和内含子保留比例更高;2 Gy重离子辐射HeLa细胞能够激活损伤修复相关信号通路,而4 Gy重离子辐射HeLa细胞能够能够激活p53、自噬以及凋亡相关信号通路。进一步利用低浓度madrasin联合辐射,结果显示,0.25μM madrasin联合4 Gy X射线或2Gy 12C6+有效抑制了U251和HeLa细胞的增殖及存活;诱导了U251和HeLa细胞G1期阻滞;下调了周期相关蛋白CDK2、Cyclin E1等蛋白。此外,madrasin诱导了TAp73表达上调以及ΔNp73表达下调,激活了Caspase介导的线粒体凋亡途径。上述结果表明,低浓度的madrasin联合辐射可能通过TAp73/ΔNp73调控肿瘤细胞的辐射敏感性,研究结果为madrasin作为辐射增敏药物应用于临床治疗提供了理论参考。
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