化疗诱导的细胞衰老在神经母细胞瘤复发中的作用及分子机制

Amplification of MYCN is associated with rapid tumor progression and poor prognosis in neuroblastomas. Chemtherapy can only delay the tumor growth. In addition to apoptosis, chemtherapy also induces cellular senescence. The activation of interleukin-6 (IL-6) and signal transducer and activator of transcription factor-3 (STAT3) pathway, which is a very important component of the senescence-associated secretory phenotype, may promote the progression and tumor recurrence. Our preliminary data demonstrated that low concentration of doxorubicin could induce cellular senescence in neuroblastoma, accompanied by significant decrease of N-Myc protein. In addition, we also found IL-6 could weaken the cellular senescence induced by chemotherapy. This project intends to focus on cellular senescence and IL-6/STAT3 signaling pathway, using primary cells, cell lines and mouse model of transplanted tumor with siRNA and lentiviral infection to further clarify the molecular mechanism of chemotherapy-induced cellular senescence in neuroblastoma; to reveal the relation and mechanism between IL-6/STAT3/c-Myc signal activation of senescent cells and senecence reversion/tumor recurrence; to explore whether blocking IL-6/STAT3 signaling pathway in senescent cells with IL-6 neutralizing antibody or small-molecule inhibitors can suppress senecence reversion and prevent tumor recurrence. The results will provide important experimental and theoretical basis for elucidating a new relapse mechanism of neuroblastoma and exploring novel therapeutic targets on cellular senescence and IL-6/STAT3 signaling.

MYCN扩增的神经母细胞瘤预后不良，化疗仅暂缓肿瘤生长。除凋亡外，化疗也诱导细胞衰老，而衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype）中IL-6/STAT3信号激活，可能促进衰老逆转。前期发现，低浓度阿霉素可诱导神经母细胞瘤衰老，伴有N-Myc蛋白水平下降，而IL-6可使衰老现象减弱。本项目将以细胞衰老和IL-6/STAT3信号通路为研究靶点，利用细胞系和动物模型及临床标本，采用RNA干扰、慢病毒感染等方法，阐明化疗诱导神经母细胞瘤发生细胞衰老的分子机制；揭示衰老细胞IL-6/STAT3/c-Myc信号激活与衰老逆转和肿瘤复发的关系及机制；探索中和性抗体和小分子抑制剂阻断衰老细胞的IL-6/STAT3信号途径，抑制衰老逆转。研究结果将为神经母细胞瘤阐明新的复发机制，为探索细胞衰老及相关信号作为新的治疗靶点提供重要实验理论基础。

神经母细胞瘤（neuroblastoma,NB）是儿童时期常见的恶性肿瘤之一。传统的化疗仅暂时抑制肿瘤生长，同时也产生明显的毒副作用。且除凋亡外，化疗也会诱导细胞衰老，并激活衰老相关分泌表型信号而促进衰老逆转。在神经母细胞瘤中，50%的高危患儿有MYCN 扩增，作为神经母细胞瘤预后不良的独立高危因素之一，MYCN 一直以来是神经母细胞瘤的研究靶点。有研究发现在MYCN 扩增的神经母细胞瘤中，AURKA 可以调节N-MYC 蛋白的稳定性。本项目主要研究了小剂量化疗药诱导神经母细胞瘤细胞衰老后对AURKA和N-MYC蛋白影响及其相关的信号通路。研究中利用了N-MYC高表达的神经母细胞瘤细胞系及动物模型，采用了衰老相关的半乳糖苷酶（SA-β -gal）染色、Western blot、RT-PCR、免疫组化、siRNA等实验方法。根据实验结果我们发现小剂量顺铂及小剂量AURKA）分子靶向药MLN8237均可以诱导神经母细胞瘤细胞衰老及周期阻滞，并抑制N-MYC蛋白表达。其中MLN8237诱导的细胞衰老中呈现p53/p21通路依赖，而p16/RB和PTEN/p27信号通路没有激活，同时会伴随出现一系列信号通路变化如p-STAT3、p-AKT及BMI1的改变，但IL-6改变不明显。此外，利用临床标本通过免疫组化发现AURKA蛋白在神经母细胞性肿瘤中高表达且在不同病理类型的神经母细胞性肿瘤中的表达程度不同。而且体内动物实验和体外细胞实验均显示MLN8237抑制磷酸化AURKA表达，诱导神经母细胞瘤细胞衰老，但同时上调总AURKA的表达，而联合使用MLN8237和Si-AURKA可显示明显抑制肿瘤细胞生长的协同作用。所以在NB治疗中，小剂量MLN8237与Si-AURKA联合作用有协同作用，且小剂量的治疗意味着更小药物副作用，从而提高NB的治疗效果及预后，为侵袭及高危型NB治疗提供一个新的方向。

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