课题申请书-99mtc标记促凋亡蛋白smac多肽进行肿瘤显像的基础研究.doc

摘要：肿瘤的发生是细胞增殖与细胞凋亡失衡所致,凋亡抑制蛋白（IAP）是一类内源性caspases家族抑制因子,其过度表达引起的凋亡不足与肿瘤发生,治疗耐药密切相关。线粒体促凋亡蛋白Smac可通过其N端的4个氨基酸与多种IAP特异性结合，解除IAP的抑制作用。因此基于肿瘤高表达IAP, Smac多肽可特异性结合IAP这一特性，借助NHS-MAG3双功能螯合剂，99mTc标记融合细胞穿透序列的Smac 6肽，进行肿瘤显像，量化IAP表达，比较肿瘤治疗前后肿瘤摄取显像剂的差异，评估肿瘤治疗疗效。该方法的建立，不仅可丰富核医学肿瘤显像方法，还可将此多肽用治疗性核素如188Re标记，以凋亡抑制蛋白为靶点进行肿瘤核素内放射治疗，具有极大的研究前景 关键词：凋亡抑制蛋白；促凋亡蛋白Smac；多肽标记；肿瘤核素显像 报告正文 一 立项依据与研究内容 ㈠立项依据 细胞凋亡是基因调控的细胞自主死亡，是一系列凋亡相关分子及其正、负调节分子相互作用的结果, caspases家族即半胱天冬酶家族具有重要地位。caspases按其在凋亡过程中的功能分为启动酶和效应酶。启动酶包括caspase2,8,9,10；效应酶包括caspase3, 6,7。效应酶通过切断细胞间的信号传递,重组细胞骨架,关闭DNA 复制和修复,破坏DNA和细胞核结构,诱导凋亡小体形成来执行凋亡功能[1]。 　 caspases家族以无活性的前体形式存在,该前体需经级联性的蛋白水解作用而被激活。而凋亡抑制蛋白( inhibitor of apoptosis proteins, IAPs)是caspases家族的内源性抑制因子，其成员包括XIAP,c-IAP1,c-IAP2,Survivin,Livin,NAIP,Apollen/Bruce,ILP2。该家族成员均含有1～3个杆状病毒IAP重复序列( baculoviral inhibitor of apoptosis repeats,BIR)，利用此结构区与caspase3,7, 9结合而发挥凋亡抑制作用。比如XIAP含有3个BIR结构区，其中BIR1,2 连接区抑制caspase3,7，BIR3特异性地抑制caspase9。Livin含有一个BIR区，可特异性抑制caspase9;Survivin也通过其BIR区直接抑制caspase3,7[2,3]。 同样，IAPs抗凋亡的能力也受到调节。线粒体促凋亡蛋白Smac( second mitochondrial activator of caspase) /DIABLO(direct IAP binding protein with low pI) 可与多种IAPs包括XIAP,c-IAP1,c-IAP2, survivin,livin的BIR区特异性结合，解除IAP的抑制作用,释放活化的caspases。Smac，25kDa大小，前体存在于正常细胞线粒体,在凋亡信号刺激下, 其N端55个氨基酸被剪切，形成成熟的Smac释放到细胞质而发挥作用[4]。X线晶体衍射成像显示成熟的Smac通过N端前4个氨基酸：丙氨酸－缬氨酸－脯氨酸－异亮氨酸（AVPI）与IAP家族的BIR结构域表面凹槽结合，从而解除对caspase的抑制，发挥促凋亡作用[5]。（图1：caspases，IAP和Smac相互作用关系示意图，图2：Smac解除IAP抑制caspase作用示意图） 利用此特性， Arnt等分别将成熟Smac 氨基端的4个氨基酸（AVPI）,T47D孵育，通过免疫共沉淀的方法证实各种融合多肽的确能穿透细胞膜，与内源性的XIAP,cIAP1结合，并能提高化疗药物如依托泊苷紫杉醇urvivin, XIAP，c-IAP1,c-IAP2, Livin为著。如肺癌（85.5％）、胰腺癌（88％）、食道癌（70%）、结肠癌（53%）、乳腺癌（60％）、结肠癌（53.2％）、膀胱癌（58％）和胃癌（68％）表达survivin，且其表达与肿瘤的恶性程度和预后显著相关 [9-12] 。在恶性黑色素瘤、肺癌、胃癌、膀胱癌、绒毛膜癌中有Livin表达，尤其在恶性黑色素瘤组织中的阳性率可达47.6%~70.6%，明显高于黑色素细胞痣（21.4~ 25.0%）[13]。XIAP也在白血病、肝癌、肺癌、子宫颈癌等多种恶性肿瘤中表达增高。本课题负责人所在之研究小组利用组织芯片及免疫组化技术对1100余例人类肿瘤中IAP家族成员的表达情况进行分析，也得到了相似结果。 肿瘤治疗过程中, 许多抗肿瘤药物及放疗均是通过启动细胞凋亡机制完成的, 而凋亡过程的抑制常常导致肿瘤细胞耐药[14]。IAP在肿瘤细胞中过表达是肿瘤细胞逃避免疫监督的主要原因,IAP基因表达增高,细胞凋亡受抑,导致肿瘤耐药。如Kato等的研究表明,食道癌Surv