FAK以p53依赖性方式驱动HPV阴性头颈癌的治疗耐药性

FAK Drives Resistance to Therapy in HPV-Negative Head and Neck Cancer in a p53-Dependent Manner

作者信息Phillip M Pifer, Liangpeng Yang, Manish Kumar, Tongxin Xie, Mitchell Frederick, Andrew Hefner, Beth Beadle, David Molkentine, Jessica Molkentine, Annika Dhawan, Mohamed Abdelhakiem, Abdullah A Osman, Brian J Leibowitz, Jeffrey N Myers, Curtis R Pickering, Vlad C Sandulache, John Heymach, Heath D Skinner
PMID37819945
发布时间2024-01-05
DOI10.1158/1078-0432.CCR-23-0964

实验完整度

研究包含体内shRNA筛选、细胞系功能实验、DNA修复检测、动物模型及临床队列验证,多个独立证据层级,具有明确功能验证和机制验证。

主要模型

HPV阴性HNSCC细胞系(HN31、HN30、UM-SCC-1等) HN31异种移植小鼠模型 HPV阴性HNSCC临床队列

重点核对

细胞系TP53突变状态(HN31突变型、HN30野生型) FAK抑制剂defactinib浓度(0.5μmol/L等) 放疗剂量(2 Gy)和化疗药物(卡铂、顺铂)处理 DNA修复检测(HR、NHEJ)及ROS测定 临床队列中FAK拷贝数及表达与TP53状态分层

摘要

目的:放射和铂类化疗构成人乳头瘤病毒(HPV)阴性头颈鳞状细胞癌(HNSCC)治疗的支柱。我们已将局部黏着斑激酶(FAK/PTK2)表达与这些患者的放射抵抗和较差结局相关联。然而,FAK在驱动放射抵抗中的作用及其对这些患者化疗耐药性的影响仍不清楚。实验设计:我们使用可靶向文库进行了体内shRNA筛选,以鉴定放射和化疗的新型治疗增敏剂。结果:我们确定FAK是放射增敏和化疗增敏的优秀靶点。由于TP53在超过80%的HPV阴性HNSCC中发生突变,我们假设突变型TP53可能促进FAK介导的治疗耐药性。FAK抑制剂增加了对放射的敏感性,增加了DNA损伤,并抑制了突变型而非野生型TP53 HPV阴性HNSCC细胞系中的同源重组和非同源末端连接修复。突变型TP53顺铂耐药细胞系与野生型相比,FAK磷酸化增加,FAK抑制部分逆转了顺铂耐药性。为验证这些发现,我们利用一个HNSCC队列显示,在突变型TP53而非野生型TP53的HPV阴性HNSCC肿瘤中,FAK拷贝数和基因表达与较差的无病生存期相关。结论:FAK可能代表一个与已知耐药基因组标志物相关的可靶向治疗增敏剂。转化相关性:患有人乳头瘤病毒(HPV)阴性头颈鳞状细胞癌(HNSCC)的患者继续面临较差的临床结局,且没有生物标志物来帮助指导治疗决策。我们确定FAK是TP53突变HNSCC细胞系中放射增敏和化疗增敏的优秀靶点,FAK抑制剂增加了对放射和化疗的敏感性。在一个HNSCC患者队列中,FAK拷贝数和基因表达与突变型TP53而非野生型TP53的HPV阴性HNSCC肿瘤中较差的无病生存期相关。FAK可能代表一个与已知耐药基因组标志物相关的可靶向治疗增敏剂。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
FAK是否驱动HPV阴性HNSCC的放疗和化疗耐药,以及这种作用是否依赖于TP53突变状态。
核心机制
FAK抑制在突变型TP53细胞中增加DNA损伤并抑制同源重组和非同源末端连接修复,而在野生型TP53细胞中无此效应,从而增敏放疗和化疗。
主要证据
体内shRNA筛选显示FAK是放疗和化疗的增敏靶点;细胞实验表明FAK抑制剂仅在突变型TP53细胞中增敏放疗并抑制DNA修复;临床队列显示FAK拷贝数和表达在突变型TP53肿瘤中与较差生存相关。
研究意义
FAK抑制可能作为突变型TP53 HPV阴性HNSCC患者的治疗增敏策略,为个体化治疗提供潜在生物标志物。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

体内shRNA筛选

鉴定放疗和化疗的增敏靶点

使用三个HPV阴性HNSCC细胞系(UM-SCC-22a、HN31、Cal27)感染shRNA文库,皮下植入裸鼠,肿瘤达100mm3时给予放疗或卡铂处理,分析shRNA耗竭基因。

2

FAK抑制的放射增敏验证

验证FAK抑制在突变型TP53细胞中对放疗的增敏作用

HN31异种移植模型使用FAK shRNA敲低,结合放疗;细胞克隆形成实验评估defactinib对放疗敏感性的影响。

3

FAK抑制的化疗增敏验证

验证FAK抑制在突变型TP53细胞中对化疗的增敏作用

使用shRNA或defactinib抑制FAK,结合卡铂或顺铂处理,进行克隆形成、TUNEL和MTT实验。

4

DNA损伤修复和ROS检测

探究FAK抑制影响DNA修复和氧化应激的机制

使用I-Scel报告基因检测HR和NHEJ,使用DCFDA检测ROS。

5

临床结局分析

评估FAK表达和TP53状态与临床结局的关系

分析94例HPV阴性HNSCC患者肿瘤的FAK拷贝数、表达和TP53突变状态,进行生存分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
评估体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
裸鼠----
DMEM/F-12 50/50培养基----
MEM培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
地法替尼Selleck ChemicalsS7654
顺铂Selleck ChemicalsS1166
卡铂Selleck ChemicalsS1215
KU-55933Selleckchem--
CM-H2DCFDAThermo Fisher ScientificD399
Halt蛋白酶抑制剂混合物Thermo Scientific--
Halt磷酸酶抑制剂混合物Thermo Scientific--
DC蛋白测定试剂盒Bio-Rad--
Transblot Turbo设备Bio-Rad--
ECL2蛋白质印迹底物Pierce Biotechnology--
BD Accuri C6 Plus流式细胞仪BD Biosciences--
FACS缓冲液----
牛血清白蛋白Sigma--
ApopTag荧光原位凋亡检测试剂盒EMD Millipore--
DAPI----
VectaShieldVector Labs--
聚凝胺----
嘌呤霉素----
聚乙烯亚胺----
pDRGFPAddgene26475
EJ5GFPAddgene44026
pCBASceIAddgene26477
mCherryAddgene41583
pBABEpuroAddgene51124
磷酸化FAK (Tyr397)Cell Signaling Technology3283
总FAKCell Signaling Technology3285
磷酸化p53 (Ser20)Cell Signaling Technology9287
p53 (1C12)Cell Signaling Technology2524
β-肌动蛋白 (C4)MilliporeSigmaMAB1501
p53 (DO-1)Santa Cruz Biotechnologysc-126
山羊抗兔二抗GE HealthcareNA934V
山羊抗小鼠二抗GE HealthcareNA931V
Epoch酶标仪BioTek--
QSonica Q700超声破碎仪----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞系培养
细胞系来源、培养基(DMEM/F-12 或 MEM)、血清浓度、抗生素
阅读提示:Materials and Methods,Cell lines部分
药物处理
defactinib浓度、处理时间(24小时等)、溶剂对照(DMSO)
阅读提示:Materials and Methods,Clonogenic survival assay和MTT assay部分
放疗方案
辐射剂量(2 Gy)、分次方案(每日一次共4天)
阅读提示:Materials and Methods,Mouse xenograft model部分
DNA修复检测
报告质粒(pDRGFP、EJ5GFP)、转染量、药物浓度(50 μmol/L defactinib等)、阳性对照(ATM抑制剂)
阅读提示:Materials and Methods,Nonhomologous end joining and homologous recombination section
临床样本分析
患者队列来源、TP53突变状态分层、FAK拷贝数和表达分组
阅读提示:Materials and Methods,Clinical data部分