Greatwall in replication stress/DNA damage responses and oral cancer resistance

长城在复制应激/DNA损伤反应和口腔癌抵抗中的作用

基本信息

  • 批准号:
    10383756
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 35.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-05 至 2026-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Oral cancer, including cancers of the mouth and the back of the throat, is the sixth most common cancer worldwide. In the United States, approximately 50,000 new oral cancer cases are diagnosed each year. First- line treatments for oral cancer typically include surgery and radiation, with chemotherapy added to decrease the possibility of metastasis, to eliminate residual tumor cells after surgery, to enhance the efficacy of radiation (chemoradiation), and for patients with confirmed distant metastasis. Radiation and oral cancer chemotherapeutics confer cytotoxicity largely by disrupting DNA replication to induce DNA damage. Unfortunately, the prognosis of oral cancer, particularly HPV(-) cases, remains relatively poor, calling for a better understanding of how cells respond to replication stress and DNA damage, and accordingly, developing more effective treatment options and combinations to overcome drug resistance. In the current project, we characterize a new role of Greatwall (Gwl) kinase in the replication stress and DNA damage responses. Gwl was frequently upregulated in HPV(-) oral cancer, in correlation with cancer progression, tumor recurrence, and poor patient survival. Gwl promoted the recovery and resistance of oral cancer cells to drugs that induce replication stress and DNA damage. Gwl depletion or inhibition sensitized the drug responses in oral cancer cells and mouse tumor models. Building on these findings, we hypothesize that Gwl mediates the cellular responses to replication stress and DNA damage, and is therefore a potent target for oral cancer therapy. We will uncover detailed mechanisms underlying the function and regulation of Gwl in the replication stress and DNA damage responses; we will also establish the crucial proof-of-principle for the development of Gwl targeting in cancer treatment. In Aim 1, we will delineate how Gwl is recruited to stalled replication forks via its interaction with replication protein A (RPA) to regulate a phosphatase-mediated response to replication stress. This study will shed new light on cancer progression and treatment, given that replication stress is a hallmark of cancer, and that anti-replication drugs are commonly used in cancer therapy. In Aim 2, we will reveal a new mechanism that leads to Gwl stabilization and accumulation after replication stress and DNA damage, potentially as a key event that initiates cell recovery and confers tumor resistance. Upregulation of Gwl is mediated directly by DNA damage signaling, suggesting a self-engaged “timer” mechanism that initiates cell recovery and treatment resistance. Finally, guided by our mechanistic investigations, we will explore in Aim 3 therapeutic targeting of Gwl, using unique small molecule inhibitors which interfere with either Gwl kinase activation or its interaction with RPA. Both patient-derived oral tumor xenograft and orthotopic syngeneic oral tumor models will be utilized to comprehensively evaluate the therapeutic potential of Gwl inhibition. Together, this project will lead to a deeper understanding of the cellular responses to replication stress and DNA damage, and characterize a new drug target to improve oral cancer therapy.
口腔癌,包括口腔癌和咽喉后部癌,是第六大常见癌症 在美国,每年诊断出约 50,000 例新口腔癌病例。 口腔癌的一线治疗通常包括手术和放疗,并添加化疗以减少 转移的可能性,消除手术后残留的肿瘤细胞,增强放疗的疗效 (放化疗),以及确诊有远处转移和口腔癌的患者。 化疗药物主要通过破坏 DNA 复制以诱导 DNA 损伤来赋予细胞毒性。 不幸的是,口腔癌,特别是 HPV(-) 病例的预后仍然相对较差,需要采取措施 更好地了解细胞如何应对复制压力和 DNA 损伤,并相应地开发 在当前的项目中,我们提供了更有效的治疗方案和组合来克服耐药性。 描述了 Greatwall (Gwl) 激酶在复制应激和 DNA 损伤反应中的新作用。 在 HPV(-) 口腔癌中经常上调,与癌症进展、肿瘤复发、 Gwl促进了口腔癌细胞的恢复和对诱导药物的抵抗力。 复制应激和 DNA 损伤使口腔癌的药物反应变得敏感。 基于这些发现,我们认为 Gwl 介导细胞和小鼠肿瘤模型。 对复制应激和 DNA 损伤的反应,因此是口腔癌治疗的有效靶点。 将揭示 Gwl 在复制压力和调节中的功能和调节的详细机制 DNA 损伤反应;我们还将建立 Gwl 开发的关键原理验证 在目标 1 中,我们将描述 Gwl 如何通过其被招募到停滞的复制叉中。 与复制蛋白 A (RPA) 相互作用,调节磷酸酶介导的复制应激反应。 鉴于复制压力是一个标志,这项研究将为癌症的进展和治疗提供新的线索 在目标 2 中,我们将揭示一种新的抗复制药物。 复制应激和 DNA 损伤后导致 Gwl 稳定和积累的机制, Gwl 的上调可能是启动细胞恢复并赋予肿瘤抗性的关键事件。 由 DNA 损伤信号直接介导,表明启动细胞的自参与“计时器”机制 最后,在我们的机制研究的指导下,我们将在目标 3 中进行探索。 使用干扰 Gwl 激酶的独特小分子抑制剂以 Gwl 为治疗靶点 患者来源的口腔肿瘤异种移植物和原位同基因口腔肿瘤的激活或其相互作用。 肿瘤模型将用于综合评估 Gwl 抑制的治疗潜力。 该项目将导致人们更深入地了解细胞对复制压力和 DNA 的反应 损害,并表征新的药物靶点以改善口腔癌的治疗。

项目成果

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