肿瘤耐药机制研究

nullnull肿瘤耐药机制研究 -DNA损伤修复途径介导的耐药机制 杨运桂 基因组稳定性研究组 中国科学院北京基因组研究所 2010年9月10日武汉中国科学院北京基因组研究所 （BIG） 基因组和生物信息平台中国科学院北京基因组研究所 （BIG） 基因组和生物信息平台Sequencing CapacitySequencing Capacity数据产量：1TB/月（不包括图像文件） nullApplicationsApplications肿瘤个体化治疗肿瘤个体化治疗.个体差异 .分子标志物 早期诊断或药物靶标null研究方向: 肿瘤生物学/基因组稳定性机制DNA损伤修复机制以DNA修复基因及相关途径为癌症药物靶标去甲基化基因组稳定性/肿瘤能量代谢/肥胖肿瘤耐药性机制DNARNAProteinDNA双链断裂修复近 中 期中 长 期研究内容 DNA损伤修复及其相关途径介导的肿瘤耐药机制细胞周期GFPGFP-Dox+DoxMergeDAPIEstablishment of a novel inducible DSB repair system controlled by TETR system at transcription level Homologous recombinationnullγ-Tub(CY3)DAPIMergeX(FITC) γ-Tub(CY3)X (FITC)DSB-X Localizes on Centrosome and MidbodyMetaphaseTelophasenull生物大分子DNA和RNA碱基及蛋白质常见的甲基化位点 去甲基化酶？？？nullY-family demethylase regulates cell division InterphaseProphaseE-AnaphaseTelophaseMetaphaseL-AnaphaseCytokinesisGFP-YDAPIMerge癌症的十个事实癌症的十个事实癌症有100多种，身体的任何部位均可能受到侵袭。 2008年，有760万人死于癌症，占当年全世界死亡人数的13％。 在所有癌症死亡中，有70％以上发生在低收入和中等收入国家。 造成男子死亡的5种最常见癌症为肺癌、胃癌、肝癌、结肠直肠癌和食道癌。 造成妇女死亡的5种最常见癌症为乳腺癌、肺癌、胃癌、结肠直肠癌和宫颈癌。 烟草使用是全世界癌症的单一最大可预防原因。 全世界有1／5的癌症是由慢性感染引起的，例如人类乳头瘤病毒引起宫颈癌和乙肝病毒引起的肝癌。 如能及早发现和充分治疗，有三分之一的癌症完全可以治愈。 如果应用目前关于疼痛控制和姑息治疗的知识，可帮助需要缓解疼痛的所有患者。 通过不使用烟草、健康饮食、身体活动和防止造成癌症的感染，可预防40％的癌症发生。nullMolecular Mechanisms of Cancer Pathwaynull抗代谢类抗癌药 靶向作用于DNA的抗癌药物 微管抑制剂类和大环类抗癌药 蛋白和蛋白激酶抑制剂类抗癌药 新型抑制剂类抗癌药 激素类抗癌药 其他靶向抗癌药物 用于癌症新疗法的药物 目前全球各国已批准上市的抗癌药物大约有130 ～150种。 用这些药物配制成的各种抗癌药物制剂大约有1300～1500种。 《美国抗癌药物化学合成速查》全球抗癌药物研究的现状和未来Major Risk Factors Lead to Canceronic DNA Aberrations RadiationChemicalsInfectious agentsHeredityDNAMajor Risk Factors Lead to Canceronic DNA Aberrations Mechanisms of Genome StabilityCANCERMechanisms of Genome StabilityApoptosis DNA repair Cell cycle Mutagenesis DNA damage nullDNA damage-induced toxicity and repair in cancer radiotherapy and chemotherapyHelleday et al. (2008)NHEJ: Nonhomologous end joining; HR: Homologous recombination; SSBR: Single-strand breaks repair; BER: Base-excision repair; NER: Nucleotide-excision repair; TLS: Translesion synthesis; ENDO: Endonuclease-mediated repair; RecQ: RecQ-mediated repair; FA: Fanconi anaemia repair; AT: AlkyltransferasesDNA damage: from cause to cure of cancerDNA damageHuman cancer susceptibility syndromesAtaxia-telangiectasia Nijmegen breakage syndrome Fanconi anemia Li-Fraumeni syndrome Hereditary breast cancer Xeroderma pigmentosumCure cancerRadiotherapy ChemotherapySide effectsBone marrow suppression Gastrointestinal toxicities Hairloss Drug Resistance DNA damage: from cause to cure of cancerOverview of Cancer-Cell-Specific Mechanisms of Drug ResistanceOverview of Cancer-Cell-Specific Mechanisms of Drug ResistanceCell MembraneModified from Longley and Johnston, J PatholMechanisms of chemotherapeutic drug activityMechanisms of chemotherapeutic drug activityPotentially important determinants of drug resistancenullTarget #1: DNA Damage SignalingChk1Chk2p53nullTarget #2: Cell survivalBcl-2 Bcl-XLMcl-1survivinEGFRAKTRAS2-MeAA gossypol ApoG2 ABT-737 ABT-263 TW-37 Zfra GX15-070 HA14-1 YC137ApoG2, TW-37, BAY 43-9006, roscovitine, flavopyridolgambolic acid FTS NU6140 selenium asprin celecoxib hedamycin flavopyridolA-443654, SH-5, LY294002, OSU-03012, perifosine, celecoxibcetuximab (C225) trastuzumab ZD1839 CI-1033farnesyl transferase inhibitors: FTI-277 L744832 BIM-46228基因组DNA修复是肿瘤细胞核心防线之一基因组DNA修复是肿瘤细胞核心防线之一DNA damage repair pathwaysHoeijmakers et al. (2001)DNA damage repair pathwaysDNA RepairDNA Damagenull同源重组 (HR)CTIP/Mre11/Rad50/Nbs1RPA, Brca1/2, Rad52, Rad54, Rad51Rad51 paralogs (Rad51B/C/D, XRCC2/3)DNA双链断裂修复途径非同源末端连接 (NHEJ)DSBKu70/80 /DNA-PKcsXLF/XRCC4 /LigIV /ArtemisEnd ResectionExchangeHJ formationHJ resolutionSurvival+/+IRKu70-/-:NHEJRad54-/-:HRKu70-/-:NHEJRad54-/-:HRTakeda etal, MCBnullTarget: DNA RepairABT-888 KU0059436 KU0058684 BSI-201 GPI21016 AG014699 AG14361 INO-1001 3-AB ISQ NU1025多药耐药相关蛋白和DNA损伤修复机制产生的肿瘤耐药性机制Activation pathways多药耐药相关蛋白和DNA损伤修复机制产生的肿瘤耐药性机制DNA损伤修复是癌细胞耐药性核心机制之一？研究目标及 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 研究目标及方案筛选DNA损伤修复酶抑制剂，结合DNA损伤化疗药物，探索以抑制特定的DNA损伤修复基因及相关修复途径为切入点的新型癌症治疗方案。鉴定耐药前后癌细胞健全和缺陷的DNA修复途径建立耐药癌细胞株高通量测序技术抗体免疫荧光技术蛋白质组学技术nullMRC5MCF7MCF7/RMRC5：人胚肺细胞 MCF7：乳腺癌细胞 MCF7/R：阿霉素耐药乳腺癌细胞ADR阿霉素能自发荧光多药耐药相关蛋白Pgp-阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞核中可以积累阿霉素GapdhBCRPPgpGapdhMRC5- + - + - +MCF7MCF7/RADRRT-PCRADR/0MergeADR/0.2MergeADR/2.5MergeADR/5Mergenull00.212.55102000.212.551020ADR(ug/ml)MRC5MCF7MCF7/R多药耐药相关蛋白Pgp-阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞阿霉素剂量和代谢分析00.212.551020ADR fluorescenceADR fluorescence: 2.5ug/ml阿霉素剂量阿霉素代谢nullg-H2Ax：DNA双链断裂标记分子MCF7MCF7/Rg-H2AXMergeMergeg-H2AX低剂量阿霉素可以造成阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞的DNA损伤 ADR/0ADR/55ug/mlADR是MCF7/R半致死剂量的十分之一nullMRC51-87BRCA1Mergeγ-H2AxMerge肺癌细胞1-87中BRCA1同源重组修复因子不能形成DNA修复中心 阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞转录组研究阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞转录组研究非耐药细胞系耐药细胞系Poly(A) mRNA RNA-seqDEGESNPKEGG PathwayNetworkCandidate genes/pathwaysnullMCF7/R (17725)144214921126441413 4371994MCF7 (16452)MCF7/+ADR (16425)阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞转录组基因差异表达分析 null阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞转录组基因差异表达分析 MDR (“Multiple Drug Resistance”)Sulfation-glutathione metabolism/glutathione S-transferaseTranscription factorsEnzyme modificationsCell cycleAapoptosisDNA repairAlternations found in:nullAlternations in Cancer Pathways阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞DNA修复因子变化-主要为DNA双链断裂修复途径阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞DNA修复因子变化-主要为DNA双链断裂修复途径BARD1 FANCD1 RAD50 GEN1 TOP1 TOP2RAD51 RAD52 RAD51A1 RAD54 XRCC2 MRE11A RECQ4 ATRREV1 FANCL FANCG FANC24 EME1 MDC1 KU70 UDG ALKB8 MSH2null同源重组 (HR)CTIP/Mre11/Rad50/Nbs1RPA, Brca1/2, Rad52, Rad54, Rad51Rad51 paralogs (Rad51B/C/D, XRCC2/3)阿霉素耐药MCF7/R乳腺癌细胞同源重组修复途径活性上升非同源末端连接 (NHEJ)DSBKu70/80 /DNA-PKcsXLF/XRCC4 /LigIV /ArtemisEnd ResectionExchangeHJ formationHJ resolution耐药耐药ESNP analysis revealed no allelic imbalance in the ADR-resistant MCF7 tumor cellsnull肺癌－中国首位恶性肿瘤发病率高据首位非小细胞肺癌炎症(小环境)影响表观遗传null肿瘤的遗传与表观遗传肿瘤的发生、发展是体细胞基因突变和表观遗传变异不断积累共同作用的结果Apc突变K-ras突变P53突变DCC突变DNA低甲基化抑癌基因甲基化 非甲基化位点 甲基化位点null表观遗传（epigenetics）是指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了可遗传的改变。蛋白因子、非编码RNA分子和其他参与表观遗传调控的生物大分子，统称为表观遗传修饰因子，它们组成了表观修饰系统。 DNA甲基化 DNMT1, TRDMT1, DNMT3 组蛋白修饰 乙酰化 EP300 ,HAT1,HDACs,SIRTs 甲基化 MLLs, EZH2, JMJD1C 磷酸化 Haspin MSK1/2, CKII 泛素化 Bmi/Ring1A , RNF20/RNF40 染色体结构改变 polycomb 复合物 非编码RNA介导的基因沉默表观遗传null表观遗传的改变是动态可逆的启动子 甲基化组蛋白修饰p16E-cadherin转座子肿瘤抗原MLH1肿瘤生长黏附性干扰素应答免疫原性化疗敏感性抑制剂抑癌基因失活癌基因激活甲基化酶抑制剂Nature. 2004; 429:457-63.null遗传和表观遗传调控细胞恶变细胞浸润转移细胞重编程I表观变异II表观变异I信号通路II信号通路I细胞重编程II极性丧失表观修饰 系统突变 发展肺癌新诊治手段的突破口表观修饰系统突变致谢致谢