第 652 期

研究發展
核轉錄因子NF-κB 抑制 FOXO3a 對肺癌吉非替尼抗藥性的影響
NHRI researchers identify NF-κB-driven suppression of FOXO3a contributes to EGFR mutation-independent gefitinib resistance

肺癌近幾年居國人十大癌症死因排行首位。肺癌主要分為小細胞肺癌及非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer, NSCLC）兩種。NSCLC約占所有肺癌患者數的85%以上，主要由腺癌、鱗狀細胞癌、大細胞癌所組成；將近70%的NSCLC患者在診斷時已是晚期或發生腫瘤轉移，而無法接受手術治療。NSCLC患者常表現過量及突變型的表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor, EGFR），而不正常活化的EGFR酪氨酸激酶（tyrosine kinase, TK）會影響癌細胞內部的訊息傳導，促成肺癌細胞的快速生長分裂、發生轉移及抗藥性，並造成患者的病情迅速惡化。吉非替尼（gefitinib；Iressa®，艾瑞莎）是第一個應用在肺癌「標靶治療」的小分子藥物，屬於EGFR-TK抑制劑（EGFR-TKIs）。臨床研究發現，吉非替尼對突變型的EGFR、亞洲女性或不吸菸的肺癌患者有較佳藥物反應。台灣從2012年吉非替尼已獲准為惡性肺癌患者第一線治療藥物，但是臨床上陸續出現肺癌患者對於吉非替尼的治療效果不佳，或產生抗藥性。

此外，Forkhead轉錄因子FOXO3a蛋白，可調控FasL及Bim蛋白表現，而活化下游與細胞凋亡相關的訊息路徑，導致細胞進行凋亡。過去的研究發現，FOXO3a可透過AKT、IKK和ERK路徑進行蛋白質降解，然而調控FOXO3a生合成的詳細機制及在肺癌患者EGFR-TKIs抗藥性尚未清楚探討。本院癌症研究所蘇振良副研究員及邱慶豐獨立博士後研究學者，分析了80位手術切除並接受EGFR-TKIs治療的肺癌患者，觀察到高表現FOXO3a的肺癌患者有較低的癌細胞復發情形，和較長的無惡化存活時間。比較其他肺癌的臨床資料庫也觀察到，高表現FOXO3a的肺癌患者有較佳的總存活、無疾病和無復發存活時間。重要的是，研究團隊發現肺癌中FOXO3a的表現與患者接受EGFR-TKIs治療反應呈正相關，但與肺癌EGFR突變類型並無明顯相關性，顯示FOXO3a調控癌細胞生長是不同於一般的EGFR訊息傳遞路徑，應該是透過其他未知的機制。

蘇博士和邱博士利用已建立的肺癌吉非替尼抗藥細胞株，也發現FOXO3a的表現和細胞對吉非替尼藥物敏感性，抑制癌幹原性呈正相關；此外，亦比對網路資料庫（miRanda, DianamicroT, miRDB, miRWalk and TargetScan），預測出幾個微型核糖核酸（microRNAs）可能會結合至FOXO3a的3端非轉譯區（3'-untranslated region, 3'UTR）。接著利用即時定量聚合酶連鎖反應（Real-time Quantitative Polymerase Chain Reaction, RT-qPCR）分析所預測出的microRNAs，並比較在抗藥細胞與非抗藥細胞中的表現差異。結果發現微型核糖核酸miR-155可調控FOXO3a的表現量，並且增加癌細胞對吉非替尼產生抗藥性及癌幹細胞特性（如下圖）。


圖：miR-155結合至FOXO3a基因的3端非轉譯區（3'UTR），降低FOXO3a表現及增加吉非替尼抗藥性。

研究團隊進一步觀察到吉非替尼抗藥細胞的上游轉錄機制可能影響了miR-155的生成，而改變了FOXO3a的表現和癌細胞的抗藥性。經由資料庫分析miR-155啟動子（promoter）上的序列和比對轉錄因子的結合區域，發現了核轉錄因子NF-κB可結合至miR-155啟動子上，並活化miR-155的表現（如下圖）。抑制NF-κB活性或是蛋白表現量可明顯降低miR-155生成，並增強FOXO3a的表現，且在肺癌細胞及動物試驗中可明顯降低肺癌細胞對吉非替尼的抗藥性和抑制癌幹原性的產生。


圖：核轉錄因子NF-κB結合至miR-155啟動子上，並活化miR-155的表現。

蘇博士和邱博士的研究發現NF-κB/miR-155/FOXO3a路徑可能是一個新型調控肺癌細胞對EGFR-TKIs抗藥性的機制（如下圖）。此發現可提供肺癌患者在檢測EGFR-TKIs抗藥性的參考標誌，而進一步作用在NF-κB/miR-155/FOXO3a可能具有提升肺癌患者對EGFR-TKIs的敏感性。相關的研究成果已發表於今年美國國家科學院院刊（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2016 Apr. doi: 10.1073/pnas.1522612113）。


圖：在肺癌吉非替尼抗藥過程中，NF-κB/miR-155抑制FOXO3a表現和增強癌幹細胞特性的機轉。
《文/圖：癌症研究所邱慶豐獨立博士後研究學者》