特聘教授RNAi技术找到化疗靶点

　　

生物通报道，首都师范大学生命科学院许兴智课题组对先天性小头畸形病的研究取得新进展，找到一种潜在的化疗靶点，文章成果刊登在《Cell Cycle》上，文章标题为：CDK5RAP2 is required for spindle checkpoint function。

 

文章通讯作者是首都师范大学生命科学院肿瘤生物学特聘教授，目前为国家自然科学基金重大研究计划项目负责人，研究NFBD1在纺锤体装配检验点中及宫颈癌发病机制中的作用。

 

先天性小头畸形（Primary microcephaly）是一种罕见的神经疾病，这种疾病因大脑形成和生长的不正常从而促使患者头部异常小。患这种疾病的儿童可能很矮小并且伴有癫痫发作，而且会出现一定程度的智力障碍。作为致病基因之一的CDK5RAP2的突变引起纺锤体装配检验点的不作为，可能是先天性小头畸形的致病分子机制，而CDK5RAP2还可能是化疗药物的作用靶点。

 

据科学时报报道，许兴智在研究中发现，如果对CDK5RAP2的表达进行抑制会导致纺锤体装配检验点的功能缺失，引起该检验点的失活。“其分子机制主要有两点： CDK5RAP2是纺锤体装配检验点核心基因BUBR1和MAD2的正向转录调节因子；CDK5RAP2直接抑制纺锤体装配检验点靶蛋白的激活。”许兴智推测。

 

随后的实验也证明了这一推断。许兴智发现，如果用RNA干扰技术抑制CDK5RAP2的表达，会导致有丝分裂过程中染色体分离缺陷、纺锤体装配检验点缺陷，同时会伴随着纺锤体装配检验点核心蛋白BUBR1和MAD2的水平降低，CDC20在纺锤体装配检验点被激活后过多地被募集到染色体上。进一步研究也证明CDK5RAP2是BUBR1和MAD2基因启动子的正性调控因子。

 

在接下来的研究中，许兴智意外发现，如果抑制CDK5RAP2的表达会导致肿瘤细胞对化疗药物紫杉醇和阿霉素的耐受性增加。“选择这两种药物来进行试验是因为原有的研究发现，纺锤体装配检验点是紫杉醇的作用靶点，而染色体DNA是阿霉素的作用靶点。”许兴智解释了将紫杉醇和阿霉素引入试验的原因。而且反过来，将肿瘤细胞培养在含有紫杉醇和阿霉素或阿霉素的培养皿中，CDK5RAP2的表达会受到抑制。另外，在肿瘤细胞中表达对siRNA不敏感的CDK5RAP2无意突变体能挽救CDK5RAP2 siRNA抑制后的表型。

 

“上述结果表明，CDK5RAP2是紫杉醇和阿霉素的共同药靶；也就是说对CDK5RAP2表达的操纵能影响紫杉醇和阿霉素对肿瘤的疗效。”许兴智说，“CDK5RAP2在化疗中作为作用靶点的存在是前所未有的报道。而这个新药靶的发现对于临床早期确定患者对化疗药物的敏感性并及时制定相应的治疗方案有重要作用。”

 

实际上，许兴智领导的课题组是世界上最早开展先天性小头畸形致病基因对细胞周期调控的相关研究的。早在2004年，他就发现先天性小头畸形致病基因之一MCPH1通过对癌症关键基因BRCA1和CHK1的调控而影响细胞对DNA损伤的应答，首次将先天性小头畸形和癌症联系起来。相关论文发表在《生物化学杂志》上，被推选为当周最好论文并附有专评，许多中外媒体给予报道。接着，在2005年和2006年发现两个致病基因ASPM和MCPH1在细胞内定位于中心体/纺锤体极上，论文发表在《细胞周期》上。

 

“接下来，我们希望能够在小鼠活体实验中获得更多的实验数据来论证我们现有的实验结果。”许兴智最后说。

 

生物通推荐原文检索：CDK5RAP2 is required for spindle checkpoint function

【Abstract】

The combination of paclitaxel and doxorubicin is among the most successful chemotherapy regimens in cancer treatment. CDK5RAP2, when mutated, causes primary microcephaly. We show here that inhibition of CDK5RAP2 expression causes chromosome mis-segregation, fails to maintain the spindle checkpoint, and is associated with reduced expression of the spindle checkpoint proteins BUBR1 and MAD2 and an increase in chromatin-associated CDC20. CDK5RAP2 resides on the BUBR1 and MAD2 promoters and regulates their transcription. Furthermore, CDP5RAP2-knockdown cells have increased resistance to paclitaxel and doxorubicin, and this resistance is partially rescued upon restoration of CDK5RAP2 expression. Cancer cells cultured in the presence of paclitaxel or doxorubicin exhibit dramatically decreased CDK5RAP2 levels. These results suggest that CDK5RAP2 is required for spindle checkpoint function and is a common target in paclitaxel and doxorubicin resistance.

 

许兴智（全职特聘教授）

专业：肿瘤生物学

研究领域简介

 

人类肿瘤的发生需要激活癌基因(Oncogene)和抑制抑癌基因(Tumor suppressor)。上皮生长因子受体(Epithelial growth factor receptors, EGFR)和(或)ErbB2的过度表达和(或)基因扩增发生在多种肿瘤中, 尤其是乳腺癌。 检验点控制系统(Checkpoint controls)确保细胞在进入细胞周期的下一阶段之前察觉并对异常情况(如DNA损伤，复制应力，染色体的异常分离等)做出反应。这些检验点包括：DNA损伤依赖型检验点，由复制阻滞所触发的S期检验点,和可以确保染色体被正常地分离到子细胞的纺锤体检验点。检验点的缺陷可能会导致基因组缺乏稳定性(Genome instability)，在这种情况下机体容易发生癌变。不难发现这些检验点信号转导途径通常是由遗传的、有癌变倾向的紊乱基因和(或)抑癌基因组成。这些抑癌基因包括：共济失调毛细血管扩张突变(ATM ，Ataxia telangiectasia mutated), Nijmegen破损综合症( NBS1 ，Nijmegen breakage syndrome), 共济失调毛细血管扩张失调( MRE11 ，Ataxia Telangiectasia-like Disorder),乳腺癌敏感性基因1 BRCA1 (breast cancer susceptibility gene 1), TP53 (Wahl and Carr, 2001), 含有 FHA (forkhead associated) 结构域的检验点激酶 CHK2, 和有丝分裂纺锤体检验点激酶 Bub1。同时，γ射线和化疗药物可以诱发DNA损伤, 也是目前癌症治疗的主要手段。操纵检验点基因可能最终会有利于癌症的化学疗法和放射疗法。

 

主要学术成果

本人自1996年以来一直致力于肿瘤细胞学的研究, 尤其是在ErbB受体的讯号传递和DNA损伤诱发的细胞周期检验点调控的机制上，颇有成就。

在读博士期间(1996-1999, University of South Carolina, Dr. Lucia Pirisi实验室)，本人利用多步体外高危型人乳头瘤病毒16型诱导癌变模型来研究转化生长因子(Transforming growth factor alpha,TGFα)前体(precursor)的生物学。Dr. Pirisi是病理和微生物系的正教授(full professor),South Carolina癌症中心的协调委员会主任。她是高危型人乳头瘤病毒和宫颈癌研究的先锋人物之一。 我们第一次发现了由不同的外显子拼接形成的两种TGFα前体突变体，并分别命名为VaⅠ和VaⅡ。更重要的是，我们发现VaⅠ和VaⅡ通过其C 端与ErbB2受体相互作用而形成复合体，从而激活ErbB2受体。我们提出一个配体诱导形成ErbB受体异源性二聚体的新模型。这个模型可能能够解释为什么Herceptin(人类化的单克隆ErbB2抗体)只在少于50%过度表达ErbB2的乳腺癌患者中有效。这些成果发表于ONCOGENE (1999, 18:5554-62和 2000, 19:3172-81)。

在耶鲁大学医学院做博士后期间(2000年1月-2004年6月)(Dr. David Stern实验室)，为了拓宽研究领域，本人开始利用哺乳类系统来研究DNA损伤的信号传递。Dr. Stern是病理系的正教授,YALE癌症中心乳腺癌研究组的主任。 他是ErbB受体生物学研究的先锋人物之一，同时在酵母DNA损伤检验点调控领域颇有建树。我和另一个同时进入实验室的博士后开始研究人体细胞DNA损伤的信号传递。在短短几年里我们取得了一系列的成果，并在这一领域有一定的影响力。在这期间，面对激烈的竞争，我以PI的身份成功申请到2个知名的博士后基金(Leslie H Warner基金会博士后基金和美国国防部乳腺癌博士后基金(US$5万/年，共3年)。