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: 9760504
• 负责人: Ryan Mary Murphy
• 金额: $ 4.58万
• 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 2023-06-30
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9760504
• 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; Effectiveness; Embryo; Enterobacteria phage P1 Cre recombinase; Exposure to; Expression Profiling; 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; Proteins; Publishing; Radiation; Radiation Protection; Radiation therapy; Radiation-Sensitizing Agents; Radiobiology; Radioresistance; Radiosensitization; Reactive Oxygen Species; Regulation; Resected; Resistance; Role; Signal Transduction; Survival Rate; Techniques; Testing; Training; United States; Unresectable; Validation; Work; cancer cell; cancer genetics; cancer initiation; cancer type; chemical carcinogen; clinically relevant; druggable target; 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; outcome forecast; prevent; programs; promoter; radiation resistance; resistance mechanism; small molecule; standard of care; targeted treatment; therapy resistant; transcription factor; transcriptome sequencing; 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：​ 在某些情况下，组成型活跃的 NRF2 信号传导与辐射耐受性和患者预后不良有关 癌症类型，包括口腔鳞状细胞癌 (OSCC)，NRF2 是一种驱动转录因子。 II 期抗氧化基因表达程序。在癌症中，NRF2 经常发生突变而成为组成型。 活性，从而防止氧化和代谢应激，从而提高放射抗性。 NRF2 在促进放射抗性方面的既定作用使其成为治疗癌症患者的有吸引力的药物靶点。 我们的小组生成了第一个临床相关的 NRF2 突变体 (Nrf2E79Q) GEMM，以评估 NRF2 在 我的初步数据显示，小鼠胚胎的癌症发生、进展和治疗抵抗。 源自我们的 Nrf2E79Q GEMM 的成纤维细胞 (MEF) 增加了细胞活力和增殖能力 与野生型 NRF2 的放射治疗相比，这些发现与文献一致。 通过基因杂交，我们证明 NRF2 可以保护细胞免受氧化应激和辐射的影响。 将 NRF2 表达分离到口腔，并通过用化学物质处理小鼠来诱导 OSCC 在我的论文项目中，我将使用肿瘤细胞在体内和体外研究 NRF2 在 OSCC 中的作用。 来自我们的模型，分析细胞活力、细胞增殖和基因表达差异 Nrf2E79Q 和野生型在放射治疗后的表现我推测 NRF2 会促进对放射的抵抗力。 尽管存在广泛的耐药性，但抑制 NRF2 将减轻口腔鳞状细胞癌的耐药性。 有证据表明 NRF2 活性对临床结果有负面影响，但目前尚无 FDA 批准的 NRF2 作为一种转录因子，NRF2本质上很难直接靶向，因此我们考虑对其进行鉴定。 调节 NRF2 的可药物靶点（特别是激酶）。为此，我们进行了高通量实时实验。 使用已发布的激酶抑制剂集 (PKIS) 进行细胞成像化学筛选 我已经验证了许多命中结果。 筛选出的 NRF2 抑制剂，除了对多种 PI3K 具有强选择性的化合物外。 研究 NRF2 激活在口腔角质形成细胞和 OSCC 中的作用，我的论文工作还将测试 这些抑制剂在使 Nrf2E79Q OSCC 细胞对辐射敏感方面的有效性。此外，还可以增强翻译能力。 相关性，我将使用 CRISPR 创建具有 Nrf2E79Q 等位基因的人类同基因细胞系，以研究是否抑制 NRF2 会降低人类 OSCC 的放射防护作用，将验证这些激酶抑制剂的有效性。 这项工作使该领域朝着针对癌症的 NRF2 目标迈进了一步，并最终改善了患者的治疗结果。 在这笔资助中进行的研究和我的更大的论文将为我提供广泛而有力的新技术培训，例如 以及小鼠建模、治疗耐药性、放射生物学和靶向治疗的概念。