Investigating the role of NRF2 in promoting radioresistance in oral squamous cell carcinoma.

研究 NRF2 在促进口腔鳞状细胞癌放射抗性中的作用。

• 批准号: 10164755
• 负责人: Ryan Mary Murphy
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: UNIV OF NORTH CAROLINA CHAPEL HILL
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2019-07-01 至 2021-11-27
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10164755
• 关键词: Alleles; American Cancer Society; Antioxidants; Apoptosis; Automobile Driving; Biological Assay; Cancer Biology; Cancer Model; Cancer Patient; Cell Line; Cell Proliferation; Cell Survival; Cells; Cessation of life; Chemicals; Clinical; Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats; DNA Damage; Data; Disease Progression; Drug Targeting; Embryo; Enterobacteria phage P1 Cre recombinase; Exposure to; FDA approved; Fibroblasts; Foundations; Gene Expression; Genetic; Genetic Transcription; Genetically Engineered Mouse; Goals; Grant; Head and Neck Squamous Cell Carcinoma; Human; Immunohistochemistry; In Vitro; Keratin; Knock-in; Literature; Malignant Epithelial Cell; Malignant Neoplasms; Malignant neoplasm of lung; Mass Spectrum Analysis; Measures; Mediating; Metabolic stress; Methods; Modeling; Mouse Protein; Mus; Mutate; Mutation; NF-E2-related factor 2; Oral; Oral cavity; Outcome; Oxidative Stress; Pathway interactions; Patient-Focused Outcomes; Patients; Pharmacology; Phase; Phenotype; Phosphotransferases; Prognosis; Proteins; Publishing; Radiation; Radiation Protection; Radiation therapy; Radiobiology; Radiosensitization; Reactive Oxygen Species; Regulation; Resected; Resistance; Role; Signal Transduction; Survival Rate; Techniques; Testing; Training; United States; Unresectable; Work; cancer cell; cancer genetics; cancer initiation; cancer type; chemical carcinogen; clinically relevant; druggable target; effectiveness testing; effectiveness validation; experimental study; improved; in vivo; inhibitor/antagonist; keratinocyte; kinase inhibitor; knock-down; live cell imaging; malignant mouth neoplasm; mortality; mouse model; mouth squamous cell carcinoma; mutant; neoplastic cell; prevent; programs; promoter; radiation resistance; resistance mechanism; small molecule; standard of care; targeted treatment; therapy resistant; transcription factor; transcriptome sequencing; treatment comparison; tumor; tumor growth

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT:    Constitutively active NRF2 signaling is associated with radiation resistance and poor patient outcome in several  cancer  types,  including oral  squamous  cell  carcinoma  (OSCC).  NRF2  is  a  transcription factor  which  drives  the  phase II antioxidant gene expression program. In cancer, NRF2 is frequently mutated to become constitutively  active,  resulting  in  protection  from  oxidative  and  metabolic  stress,  thereby  driving  radioresistance.  The  established role of NRF2 in promoting radioresistance makes it an attractive drug target to treat cancer patients.  Our group generated the first clinically relevant NRF2 mutant (Nrf2E79Q) GEMM to evaluate the role of NRF2 in  cancer  initiation,  progression  and  therapeutic  resistance.  My  preliminary  data  show  that  mouse  embryonic  fibroblasts  (MEFs)  derived  from  our  Nrf2E79Q  GEMM  have  increased  cell  viability  and  proliferation  following  radiation treatment compared to those with wild-­type NRF2. These findings are consistent with the literature and  demonstrate  that  NRF2  protects  cells  from  oxidative  stress  and  radiation.  Through  genetic  crossing,  we  have  isolated  NRF2  expression  to  the  oral  cavity  and  will  induce  OSCC  by  treating  the  mice  with  a  chemical  carcinogen.  For  my  thesis project,  I  will  study  the role  of  NRF2  in  OSCC   in  vivo  and  in  vitro using  tumor  cells  derived  from  our  model,  analyzing  cell  viability,  cell  proliferation,  and  gene  expression  differences  between  Nrf2E79Q and wild-­type upon radiation treatment. I hypothesize that NRF2 promotes resistance to radiation  in  oral  squamous  cell  carcinoma  and  inhibiting  NRF2  will  mitigate  this  resistance.  Despite  extensive  evidence  of  a  negative  impact  of  NRF2  activity  on  clinical  outcome,  there  remains  no  FDA  approved  NRF2  inhibitors. As a transcription factor, NRF2 is inherently difficult to directly target. Therefore, we sought to identify  druggable targets—specifically kinases—that regulate NRF2. To this end, we performed a high-­throughput live  cell  imaging  chemical  screen  using  the  Published  Kinase  Inhibitor  Set  (PKIS).  I  have  validated  numerous  hits  from the screen as NRF2 inhibitors, including compounds with strong selectivity to multiple PI3Ks. In addition to  studying  the  role  of  NRF2  activation  in  oral  keratinocytes  and  OSCC,  my  thesis  work  will  also  test  the  effectiveness of these inhibitors in sensitizing Nrf2E79Q OSCC cells to radiation. Further, to empower translational  relevance, I will create human isogenic cell lines with a Nrf2E79Q allele using CRISPR to study whether inhibiting  NRF2 decreases radioprotection in a human OSCC. Validation of the effectiveness of these kinase inhibitors will  bring  the  field  a  step  closer  to  targeting  NRF2  in  cancer  and  ultimately  improve    patient  outcomes.  The  work  prosed in this grant and my larger thesis will provide me with extensive and strong training in new techniques as  well as in the concepts of mouse modeling, treatment resistance, radiation biology, and targeted therapies.

项目摘要/摘要：   组成型活性NRF2信号传导与辐射抗性和较差的患者预后有关 癌症类型，包括口腔方方癌（OSCC）。 NRF2是一个转录因子，可驱动 II期抗氧化基因表达程序。在癌症中，NRF2经常被突变为组成性 活跃，导致免受氧化物和代谢胁迫的保护，从而驱动放射线。这 NRF2在促进辐射抗性中的确定作用使其成为治疗癌症患者的吸引人药物靶标。 我们的小组生成了第一个临床相关的NRF2突变体（NRF2E79Q）GEMM来评估NRF2在 癌症倡议，进展和耐药性。我的初步数据表明鼠标胚胎 从我们的NRF2E79Q GEMM得出的成纤维细胞（MEF）具有增加的细胞活力和增殖性。 与野生型NRF2的辐射处理相比。这些发现与文献一致 证明NRF2可保护细胞免受氧化物的胁迫和辐射的侵害。通过遗传穿越，我们有 分离的NRF2表达在口腔中，并通过使用化学物质处理小鼠来诱导OSCC 致癌物。对于我的论文项目，我将使用肿瘤细胞研究NRF2在OSCC和体外的作用 源自我们的模型，分析细胞活力，细胞增殖和基因表达差异 放射治疗后NRF2E79Q和野生型。我假设NRF2促进了对辐射的抗性 在口服鳞状细胞癌和抑制NRF2中，将减轻这种耐药性。尽管很广泛 NRF2活性对临床结果的负面影响的证据，没有FDA批准的NRF2 抑制剂。作为转录因子，NRF2本质上很难直接靶向。因此，我们感觉到 可药物靶标（特定于激酶）调节NRF2。为此，我们进行了高通量现场 使用已发表的激酶抑制剂集（PKI）的细胞成像化学筛选。我已经验证了许多热门歌曲 从屏幕作为NRF2抑制剂，包括对多个PI3K的强选择性的化合物。此外 研究NRF2激活在口服角质形成细胞和OSCC中的作用，我的论文工作还将测试 这些抑制剂在将NRF2E79Q OSCC细胞敏感的有效性。此外，赋予翻译能力 相关性，我将使用CRISPR与NRF2E79Q Alllele建立人类的等生细胞系，以研究是否抑制 NRF2降低了人类OSCC的放射保护。验证激酶抑制剂的有效性将 使该领域更接近靶向癌症中的NRF2，并最终改善患者预后。工作 在这笔赠款和我的较大论文中所说的将为我提供新技术的广泛而强大的培训 以及小鼠建模，治疗耐药性，放射生物学和靶向疗法的概念。