抗氧化機制在肺癌的生物特性探索及運用－Uncoupling protein 2與NRF2及HLTF的相關性

抑制「化療所引發癌細胞存活訊息」，配合「化學治療」，以改善肺癌治療效果。 Uncoupling protein 2 (UCP-2) 是粒腺體蛋白，在細胞中扮演著降低自由基的角色。今年我們發 現(Cacinogenesis 33(11): 2065-75, 2012)：肺癌細胞的UCP-2 可決定其對化學治療的抗藥性。若癌細 胞的UCP2 蛋白表現量少，則在此細胞，化療藥物會引發大量的粒腺體ROS，使細胞產生Stat3 的活 化，導致癌細胞對該藥物產生抗藥性。若能利用抑制ROS 的藥物，則會使癌細胞較無抗藥性。因 ROS 對癌細胞的影響為「一刀兩刃」，故選擇適當的癌細胞，使用 ROS 抑制劑，才能增加化療的效 果。但是，UCP-2 蛋白在癌細胞的角色仍不明，因此，我們利用低表現UCP2 蛋白CL1-5 細胞，透 過轉殖UCP-2 質體，建立UCP-2 過度表現的肺癌細胞，我們發現：高表現UCP-2 蛋白可降低影響 癌細胞的migration 及proliferation，其機制可能與beta2 integrin/Src-FAK (Clin Exp Metastasis 2012;29:901 & Arterioscler Thromb Vasc Biol.2004;24:864) 及MARK/ERK 及glycolysis 有關 (J Biol Chem.2008;283:30461 & FASEB J. 2008;22: 9)，故我們將繼續探討(Aim I)。 在肺癌細胞中，過度NrF2 活化後會進入細胞核，產生較多的antioxidant 蛋白、drug efflux pump 及detoxifying 蛋白，而導致ROS 會使癌細胞生長，產生化療藥物抗藥性。在UCP-2 基因的Promoter 上，有許多CREB 區域；而NrF2 可透過CREB-binding protein 調控Promoter 上的基因(BBRC 1999;265:326 & Genes Cells 2001;6:857)。因此，NrF2 可調控UCP-2。在臨床檢體及肺癌細胞中，我 們看到了：NrF2 與UCP-2 蛋白有相關--在UCP-2 低表現的細胞，NrF2 表現會較高。當我們以NrF2 siRNA 關閉基因時，UCP-2 蛋白表現會下降，但其癌細胞對化療會較敏感。根據Free Radic Biol Med.2012;52:1054 文獻，MAPK, AKT, PKC 及autophagy 會去調控NrF2 的基因表現。透過穩定NrF2 轉殖系統(Stable transfected overexpressing/silencing system)(from 國衛院郭靜娟副研究員)，我們將 探索NrF2 與UCP-2 的關聯及從UCP-2 低表現細胞中，解析NrF2 對抗藥性影響的因素(Aim II)。 ROS 會導致DNA 損傷。HLTF 是一個DNA post-replication 修復蛋白，目前在癌症的角色仍不明。 我們發現：在順鉑抗藥性的細胞系統(鼻咽癌Hone-6 細胞)，與Hone-1 母細胞相比，其HLTF 表現較 高，而在Hone-6 細胞中，當我們用shRNA 關閉HLTF 表現時，會降低它對順鉑的抗藥性。在肺癌臨 床檢體中，愈晚期的肺癌，細胞核的HLTF 表達量愈高。在臨床檢體及細胞中也發現：HLTF 的表 現愈高，UCP-2 的表現就愈低。當我們在UCP-2 低表現的細胞中，overexpressing UCP-2 蛋白時， 則HLTF 的表現會下降。另外，在UCP-2 低表現細胞中，若使用HLTF shRNA 去關閉HLTF 表現 時，則癌細胞對化療會較敏感。據成大廖泓鈞助理教授初步研究結果，HLTF 與DNA-PK 及PARP1 有interaction，而根據Neoplasia. 2011;13:1069 & Biochem Pharmacol. 2009;77:1348 & PLoS One. 2011;6: e21424，我們推論：在UCP-2 低表現細胞中(也就是HLTF 高表現細胞)，HLTF 可使Akt 活化或RPA2 hyperphosphorylation，而使細胞具抗藥性。另外，透過FLAG-tagged stable HLTF expressed 的系統， 我們檢驗UCP-2 的表現及細胞的ROS 是否有改變 (Aim III)。 我們已成功將奈米共同攜帶抗癌藥物及siRNA (Int J Nanomedicine. 2012;7:4269)來治療癌症，但 奈米在臨床上的運用仍有瓶頸。因為，從靜脈打入的藥物，都會被體內的Reticuloendothelial 系統吞 噬，無法發揮功效。既然siRNA against NrF2 及HLTF 可以克服UCP-2 低表現細胞所引發的ROS 抗 藥性問題，透過與成大葉晨聖教授合作，合成Chitoan PEG-bleneded PLGA 奈米(Eur J Pharmacol. 2011;670:372)，不但可解決此問題，也可共同攜帶抗癌藥物及siRNA against NrF2 及HLTF。希望將 來能用ligand-guided 奈米粒子，使奈米粒子只到特定的部位發揮功效，以改善治療效果(Aim IV)。