吉非替尼(Gefitinib)能使非小细胞肺癌细胞放射增敏

　　表皮生长因子受体 (EGFR) 抑制剂在一部分非小细胞肺癌 (NSCLC) 患者中显示出显着的结果，并且还显示出增强电离辐射 (IR) 的作用。我们研究了一种用于 NSCLC 患者的口服 EGFR 抑制剂吉非替尼（Gefitinib）如何使 NSCLC 细胞放射增敏。

　　实验设计和结果

　　在三种 NSCLC 细胞系中进行的克隆形成存活测定中，吉非替尼对 NCI-H460 和 VMRC-LCD 进行放射增敏，但对 A549 细胞不敏感。吉非替尼预处理在 NCI-H460 和 VMRC-LCD IR 暴露后诱导多核细胞，但不在 A549 细胞中。在 NCI-H460 和 VMRC-LCD 中，吉非替尼还抑制了 IR 暴露后共济失调性毛细血管扩张症 (ATM) 的激活，但在 A549 细胞中没有。ATM 特异性抑制剂增加了 NCI-H460 和 A549 细胞中 IR 诱导的多核细胞。在 NCI-H460 中，但在 A549 细胞中，吉非替尼预处理抑制了 IR 暴露后 γH2AX 病灶相对于时间的逐渐减少。吉非替尼 + IR 治疗后，A549 细胞中 COX-2 的抑制诱导多核细胞并引起放射增敏。相比之下，

　　结论

　　我们的结果表明，吉非替尼（Gefitinib）通过抑制 ATM 活性从而诱导有丝分裂细胞死亡来使 NSCLC 细胞放射敏感，并且 NSCLC 细胞中的 COX-2 过表达抑制了吉非替尼的这种作用。

　　在目前的研究中，我们发现吉非替尼是一种目前用于治疗 NSCLC 患者的口服 EGFR 抑制剂，它可以通过抑制 ATM 活性来使 NSCLC 细胞放射增敏，否则 ATM 活性会促进受损 DNA 的修复并防止 IR 暴露后发生 MC。吉非替尼抑制了被该药物放射致敏的两种 NSCLC 细胞系（NCI-H460 和 VMRC-LCD）中 IR 诱导的 ATM 磷酸化，但在非小细胞肺癌细胞系（A549）中进行吉非替尼预处理后，IR 诱导的 ATM 磷酸化是完整的没有被这种药物放射增敏。吉非替尼还抑制了 DNA 双链断裂的修复，并在 IR 暴露后在两种前细胞系中抑制了多核细胞的形成，而在 A549 细胞系中则没有。我们还展示了 ATM 特异性抑制剂 Ku55933，在 NCI-H460 和 A549 细胞中，IR 暴露后诱导多核细胞形成。这些发现强烈表明 ATM 抑制可能是吉非替尼介导的 NSCLC 细胞通过增加 MC 的放射增敏的主要潜在机制。因此，吉非替尼似乎充当 G2检查点抑制剂。

　　与患者口服吉非替尼（Gefitinib）后可达到的血浆浓度 (100-500 nmole/L) 相比，本研究中使用的吉非替尼浓度 (15 μmol/L) 显着更高。然而，几项药代动力学研究表明，在动物实验和人体研究中，吉非替尼被广泛吸收到肿瘤中。与取自人类癌症患者的同时发生的血浆样本相比，吉非替尼浓度在乳腺肿瘤中高 42 倍（平均肿瘤浓度为 16.7 μmol/L），在非小细胞肺肿瘤中高 60 倍（平均 33.1 μmol/L）。因此，我们用于实验的吉非替尼浓度可以在癌症患者的肿瘤中达到。

　　在发现吉非替尼的这一新功能后，我们很好奇该功能是否与其他 EGFR 抑制剂共享，以及它是否依赖于 EGFR 活性。我们使用了另一种 EGFR 抑制剂西妥昔单抗，它是一种针对 EGFR 配体结合域的单克隆抗体，以测试该药物是否显示出与吉非替尼相同的效果。然而，西妥昔单抗不影响 IR 暴露后 ATM 的磷酸化水平，即使它与吉非替尼一样显着降低 EGFR 活性。因此，吉非替尼的 ATM 抑制功能似乎是该药物所特有的。众所周知，西妥昔单抗主要对头颈癌细胞进行放射增敏。但是，放射致敏的机制可能与吉非替尼不同。我们还研究了使用表皮生长因子 (EGF) 激活 EGFR 是否影响 ATM 磷酸化，以测试 EGFR 和 ATM 信号通路之间可能的联系。然而，我们没有发现在测试的癌细胞中施用 EGF 后 ATM 磷酸化升高。西妥昔单抗缺乏 ATM 抑制活性也表明吉非替尼的 ATM 抑制功能与 EGFR 活性无关。综上所述，吉非替尼的 ATM 抑制活性似乎是该药物所特有的，而且似乎也与其固有的 EGFR 抑制活性无关。这可能是经常靶向一种以上蛋白质的小分子抑制剂的特征。

　　EGFR和KRAS突变是预测对EGFR酪氨酸激酶抑制剂。我们分析了 NCI-H460、A549 和 VMRC-LCD 中 EGFR 突变的状态，这些细胞在外显子 18、19、20 和 21 中都是 EGFR 野生型。此外，根据公布的数据，NCI-H460和A549具有KRAS突变，而VMRC-LCD是一种KRAS野生型。由于吉非替尼辐射致敏 NCI-H460 和 VMRC-LCD 细胞而不是 A549，因此吉非替尼的辐射致敏似乎与 EGFR 或 KRAS 突变状态无关。药物敏感性和药物的放射增敏似乎是由完全不同的机制介导的。

　　我们很好奇为什么 A549 细胞不能被吉非替尼放射增敏。这可能是一个重要问题，因为定义对这种药物有反应的肿瘤亚群是使这种药物适用于放射增敏的必要任务。我们发现 A549 细胞中 COX-2 的过度表达抑制了吉非替尼的 MC 诱导活性。A549 细胞中 COX-2 的抑制允许在吉非替尼加 IR 治疗后诱导 MC 和放射增敏，而 NCI-H460 细胞中的 COX-2 过表达降低了 MC 诱导和相同治疗达到的放射增敏程度。这些结果表明 NSCLC 中的 COX-2 过表达在对吉非替尼的放射增敏活性产生抗性的过程中可能起关键作用，尽管它可能不是唯一的因素。

　　COX-2 如何诱导这种对吉非替尼的耐药性目前尚不清楚。最近，我们报道过表达 COX-2 的癌细胞上调了共济失调毛细血管扩张和 rad3 相关 (ATR) 的表达和活性，而上调的 ATR 会诱导对 DNA 损伤剂（如 IR 或羟基脲）的抗性。因此，在过表达 COX-2 的癌细胞中上调 ATR 活性可以补偿吉非替尼抑制的 ATM 活性，从而防止 MC。另一方面，COX-2 可以使用尚未确定的机制直接恢复吉非替尼抑制的 ATM 磷酸化。需要进一步研究以了解 COX-2 诱导的吉非替尼耐药性所涉及的精确机制。

　　总之，我们建议吉非替尼（Gefitinib）通过抑制 IR 诱导的 ATM 激活使 NSCLC 细胞放射敏感，因此作为 G2检查点抑制剂诱导有丝分裂灾难性细胞死亡。COX-2 过表达细胞对吉非替尼的放射增敏活性具有抗性。我们的研究结果可能有助于吉非替尼或其他 EGFR 抑制剂在 NSCLC 患者中联合放疗的应用。微信扫描下方二维码了解更多：