【导读】食管鳞状细胞癌（ESCC）是恶性程度最高的癌症之一，在中国的发病率很高，对现有治疗具有耐药性。p63的主要异构体ΔNP63α在ESCC中经常发生扩增，并导致治疗耐药，但其分子机制尚不明确。
11月5日，成都医学院陈虎研究团队在期刊《Cell Death&Disease》上发表了研究论文，题为“ΔNp63α promotes radioresistance in esophageal squamous cell carcinoma through the PLEC-KEAP1-NRF2 feedback loop”，在本研究中，研究人员发现ΔNP63α在ESCC中高度表达，并与放射耐药相关。此外，ΔNP63α在放射耐药中发挥关键作用，可直接激活PLEC的表达。PLEC与KEAP1竞争性相互作用，导致NRF2从KEAP1中释放并从细胞质转移到核内，在那里激活基因表达以促进ROS消除。此外，放射治疗诱导的ROS还可通过NRF2激活ΔNP63α的表达。通过抑制NRF2，可有效改善裸鼠的放射敏感性。综合研究结果，强烈表明ΔNp63α/PLEC/NRF2轴在ESCC的放射耐药中起着关键作用，这表明靶向NRF2是治疗ESCC的一种有前途的治疗方法。
https://www.nature.com/articles/s41419-024-07194-4
背景信息
01
食管癌是全球第六大癌症相关死亡原因。根据组织病理学特征，食管癌可分为鳞状细胞癌（ESCC）和腺癌（ESCA）两种类型。全球近70%的食管癌病例发生在中国，其中90%为ESCC病例。在过去的十年中，靶向ESCC的早期诊断和治疗的临床方法已经发生了演变，在所有阶段都出现了新的范式取代传统方法。然而，超过50%的ESCC患者对目前的治疗方法反应不佳，大多数患者死于复发性癌症。ESCC被认为对抗癌疗法具有耐药性。越来越多的证据表明，ESCC容易产生放射性耐药，导致放疗失败。因此，了解放射性耐药的机制对于开发ESCC的新型治疗策略至关重要。
p63蛋白是由TP63基因编码的，是p53/p63/p73家族的成员，是表皮分化过程中的关键调节因子。p63也是鳞状细胞癌（SCC）中依赖于谱系的癌基因。TP63基因通过不同的启动子产生两种主要的异构体，TAp63和N-端截短的ΔNp63。ΔNp63α是TP63在表皮细胞和SCC（包括ESCC）中表达的主要异构体。ΔNp63α通过激活β-连环蛋白/c-Myc信号通路来促进ESCC细胞的侵袭和转移。ΔNp63α还通过Akt信号通路或DKK3/CKAP4促进ESCC细胞的生长。据报道，ΔNp63α在ESCC患者中的表达与生存率相关。然而，ΔNp63α是否参与ESCC的治疗耐药目前尚不清楚。
ΔNp63α通过降低放疗诱导的ROS来促进食管鳞癌的辐射耐药
02
为了评估ΔNp63α在放疗中的关键作用，研究人员首先筛选了一组ESCC细胞系，并选择了表达低水平（KYSE30和KYSE150）和高水平（KYSE180和KYSE450）ΔNp63α的两个细胞系。接下来，研究人员对细胞进行照射并测量细胞存活率。如图1B所示，ΔNp63α表达水平较高的KYSE450细胞在照射后表现出较高的存活率，而ΔNp63α表达水平较低的KYSE150细胞则没有。10 Gy的照射导致KYSE150细胞中ΔNp63α蛋白轻微升高，但未影响KYSE450细胞中的ΔNp63α表达。相反，ΔNp63α敲低显著降低了细胞在放疗后的存活率。另外，野生型ΔNp63α的过表达，但不是转录激活缺陷型突变体（R304W），在放疗时显著提高了细胞存活率。这些结果表明，ΔNp63α在ESCC的放疗耐药中起着关键作用。
图1：ΔNp63α通过抑制放疗诱导的ROS来促进辐射耐药性
放射疗法主要通过离子辐射和活性氧分子（ROS）引起的DNA损伤来发挥治疗作用，通过自由基破坏DNA的化学键。因此，DNA损伤检查点响应在细胞辐射敏感性中起着关键作用。在ΔNp63α过表达的KYSE150细胞中，由辐射引起的检查点蛋白ATM和CHK2的激活磷酸化显著增加，而在ΔNp63α敲除的KYSE450细胞中则降低，这表明ΔNp63α促进对DNA损伤的检查点激活。此外，在ΔNp63α敲除的KYSE450细胞中，由辐射引起的活性氧分子显著升高。通过N-乙酰半胱氨酸（NAC）清除活性氧分子可显著提高细胞存活率，并抑制由辐射引起的p-AMT和p-CHK2的表达。据报道，ΔNp63α激活RAD51（一种重组酶）以维持基因组完整性。研究人员在ΔNp63α敲除的KYSE450细胞中恢复了RAD51的表达，发现RAD51在一定程度上，但并非完全逆转了辐射治疗后的细胞存活率。然而，RAD51的恢复结合ROS清除完全恢复了辐射引起的细胞生存抑制，这表明RAD51在不解决ROS诱导的损伤的情况下并不足以发挥作用。总之，这些数据表明ΔNp63α通过减少放疗诱导的ROS来促进放射耐药性。
靶向NRF2抑制ΔNp63α介导的辐射耐药
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为了研究激活或抑制NRF2对ROS水平和细胞存活率的影响，研究人员分别用SFN或ML385处理KYSE150或KYSE450细胞。研究显示，SFN激活NRF2明显降低了ROS水平，尽管这并未显著改善细胞存活率。相反，ML385抑制NRF2导致ROS水平显著升高，细胞存活率显著降低。这些结果表明，较低的内源性ROS水平可能不会显著影响细胞存活率。然而，在KYSE150细胞接受辐射治疗后，随着ROS水平的升高，细胞存活率明显降低。使用SFN或NAC可有效中和辐射诱导的ROS并显著改善细胞存活率。相反，ML385抑制NRF2进一步升高了辐射诱导的ROS。尤其是，NAC治疗几乎完全恢复了辐射后的细胞存活率。这些发现强调了NRF2在维持ROS水平和支持细胞存活方面的关键作用。
为了研究ΔNp63α和NRF2对食管鳞状细胞癌（ESCC）进展的影响，研究人员通过向裸鼠皮下注射转染的ESCC细胞来建立异种移植模型，并通过照射和NRF2抑制剂ML385进行治疗。研究显示，ΔNp63α的过表达可促进肿瘤生长和体重增加。照射显著降低了肿瘤生长和体重，而过表达ΔNp63α则在照射后促进肿瘤生长。照射结合NRF2抑制可显著抑制ΔNp63α介导的肿瘤生长，表明NRF2抑制可对抗ΔNp63α介导的辐射耐药。此外，免疫组织化学检测显示，照射后，ΔNp63α增加了Ki67+细胞并减少了Cleaved Caspase-3+（CC3）凋亡细胞，而NRF2抑制剂与照射结合则显著减少了Ki67+细胞并增加了CC3+凋亡细胞。这些结果表明，NRF2抑制可对抗ΔNp63α介导的ESCC辐射耐药。
结论
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本研究结果表明，ΔNp63α/PLEC/NRF2信号通路和抗氧化防御机制可能是癌症治疗的有前景的治疗策略。
【参考资料】
https://www.nature.com/articles/s41419-024-07194-4
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