New oral cancer treatment strategy targeting PIKK family-related DNA repair mechanisms

针对PIKK家族相关DNA修复机制的口腔癌新治疗策略

基本信息

批准号：
22K10155
负责人：
仲川洋介
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nara Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K10155/
关键词：
DNA修復 ATM DNA-PK ATR PIKKファミリー口腔がん DNA repair PIKK family ATR経路

项目摘要

放射線や薬剤などの影響でDNAに損傷が生じた際に、タンパク質リン酸化酵素ファミリーがDNA損傷センサーの役割を果たし細胞はその損傷を修復するとともに、細胞周期の一時停止や自発的な細胞死などの生体防御反応を引き起こすことが知られている。哺乳動物細胞において、特にDNA二重鎖切断の認識に関わるATM、DNA-PKと1本鎖DNAの認識に関わるATRを合わせたPIKKファミリーが重要であると考えられている。本研究では、このPIKKファミリーが、がん治療で用いられる既存の抗悪性腫瘍薬や放射線治療および温熱治療などの効果を増大させる分子標的となり得るのか否かの検討を目的としている。まず、阻害剤の濃度決定のため、濃度を振り分けたATR阻害剤の単剤処理を行い、細胞生存率をコロニー形成法にて算出した。阻害剤単独でIC50を超えない濃度として、本研究では各種阻害剤を3μMで用いることとした。口腔扁平上皮癌細胞株、SAS細胞(wt-p53)およびHSC3細胞(mt- p53)に対し、5-FU処理（10μM）、X線照射（2Gy）、温熱処理（44℃、10min）それぞれ処理時とATR、ATM、DNA-PKの阻害剤（3μM）を加え、細胞生存率をコロニー形成法にて算出した。SA細胞およびHSC3細胞ともに、5-FU処理ではATR阻害剤の併用により著明な増感効果を認めた。X線照射ではDNA-PK阻害剤との併用、温熱処理ではATR阻害剤との併用により高い増感効果を認めた。そこで今回、温熱処置とATR阻害剤の併用によるApoptosis誘導の増加をFlow cytometryを用いた細胞周期のヒストグラムおよびHoechst染色での形態学的変化から検討を行った。その結果、温熱処理単独に比べATR阻害剤併用ではApoptosis誘導を著明に増加させる結果を得た。

当DNA受到辐射、药物等损伤时，蛋白激酶家族发挥DNA损伤传感器的作用，使细胞修复损伤，同时引起细胞周期暂停和自发细胞死亡，从而诱发生物防御反应。在哺乳动物细胞中，PIKK家族，包括ATM、参与DNA双链断裂识别的DNA-PK和参与单链DNA识别的ATR被认为特别重要。本研究的目的是检验这个 PIKK 家族是否可以作为分子靶点，增强现有抗癌药物、放射治疗和热疗的效果。首先，为了确定抑制剂的浓度，用不同浓度的ATR抑制剂进行单次处理，并使用集落形成法计算细胞存活率。在本研究中，各种抑制剂的使用浓度为 3 μM，因为单独抑制剂的浓度未超过 IC50。口腔鳞状细胞癌细胞株SAS细胞(wt-p53)和HSC3细胞(mt-p53)经5-FU(10μM)、X射线照射(2Gy)和热处理(44℃,10min),分别加入ATR、ATM和DNA-PK抑制剂(3μM)，通过集落形成法计算细胞存活率。对于 SA 细胞和 HSC3 细胞，当用 5-FU 与 ATR 抑制剂联合处理时，观察到显着的致敏作用。当X射线照射与DNA-PK抑制剂组合使用、以及热处理与ATR抑制剂组合使用时，观察到高敏化效果。因此，我们根据流式细胞术的细胞周期直方图和 Hoechst 染色测定的形态变化，研究了热处理和 ATR 抑制剂联合使用引起的细胞凋亡诱导的增加。结果，我们发现与单独热处理相比，ATR 抑制剂的组合显着增加了细胞凋亡诱导。