Investigating the role of NRF2 in promoting radioresistance in oral squamous cell carcinoma.

项目总结/摘要： 在几个研究中，组成性活性NRF 2信号传导与辐射抗性和患者预后不良相关。 癌症类型，包括口腔鳞状细胞癌（OSCC）。 NRF 2是一种转录因子， 第二阶段抗氧化基因表达计划。在癌症中，NRF 2经常发生突变， 活性，导致保护免受氧化和代谢应激，从而驱动辐射抗性。 的 NRF 2在促进放射抗性中的既定作用使其成为治疗癌症患者的有吸引力的药物靶标。 我们的小组产生了第一个临床相关的NRF 2突变体（Nrf 2 E79 Q）GEMM，以评估NRF 2在以下方面的作用： 癌症的发生、发展和治疗抗性。 我的初步数据显示小鼠胚胎 来源于我们的Nrf 2 E79 Q GEMM的成纤维细胞（MEF）具有增加的细胞活力和增殖， 与野生型NRF 2相比，放射治疗。这些发现与文献一致， 证明NRF 2保护细胞免受氧化应激和辐射。 通过基因杂交， 分离的NRF 2表达到口腔，并通过用化学物质处理小鼠来诱导OSCC。 致癌物质 在我的论文项目中，我将研究NRF 2在OSCC中的作用 在体内和体外使用肿瘤细胞 来自我们的模型，分析细胞活力，细胞增殖，和基因表达之间的差异 Nrf 2 E79 Q和野生型之间的差异。我假设NRF 2促进了对辐射的抵抗力， 在口腔鳞状细胞癌中，抑制NRF 2将减轻这种耐药性。 尽管进行了广泛 NRF 2活性对临床结果的负面影响的证据，仍然没有FDA批准的NRF 2 抑制剂的作为转录因子，NRF 2固有地难以直接靶向。因此，我们试图确定 药物靶点--特别是调节NRF 2的激酶。为此，我们进行了高通量现场 使用已发表的激酶抑制剂集（PKIS）进行细胞成像化学筛选。 我已经确认了很多 从筛选中筛选出作为NRF 2抑制剂的化合物，包括对多种PI 3 K具有强选择性的化合物。除了 研究NRF 2激活在口腔角质形成细胞和OSCC中的作用，我的论文工作也将测试NRF 2激活在口腔角质形成细胞和OSCC中的作用。 这些抑制剂在使Nrf 2 E79 Q OSCC细胞对辐射敏感中的有效性。此外，为了使翻译 相关性，我将使用CRISPR创建具有Nrf 2 E79 Q等位基因的人类等基因细胞系，以研究是否抑制 NRF 2降低人OSCC的辐射防护。这些激酶抑制剂的有效性验证将 使该领域更接近于靶向癌症中的NRF 2，并最终改善 患者结局。 工作 在这个补助金和我的更大的论文将为我提供广泛和强大的新技术培训， 以及小鼠模型、治疗抗性、放射生物学和靶向治疗的概念。

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT:    Constitutively active NRF2 signaling is associated with radiation resistance and poor patient outcome in several  cancer  types,  including oral  squamous  cell  carcinoma  (OSCC).  NRF2  is  a  transcription factor  which  drives  the  phase II antioxidant gene expression program. In cancer, NRF2 is frequently mutated to become constitutively  active,  resulting  in  protection  from  oxidative  and  metabolic  stress,  thereby  driving  radioresistance.  The  established role of NRF2 in promoting radioresistance makes it an attractive drug target to treat cancer patients.  Our group generated the first clinically relevant NRF2 mutant (Nrf2E79Q) GEMM to evaluate the role of NRF2 in  cancer  initiation,  progression  and  therapeutic  resistance.  My  preliminary  data  show  that  mouse  embryonic  fibroblasts  (MEFs)  derived  from  our  Nrf2E79Q  GEMM  have  increased  cell  viability  and  proliferation  following  radiation treatment compared to those with wild-­type NRF2. These findings are consistent with the literature and  demonstrate  that  NRF2  protects  cells  from  oxidative  stress  and  radiation.  Through  genetic  crossing,  we  have  isolated  NRF2  expression  to  the  oral  cavity  and  will  induce  OSCC  by  treating  the  mice  with  a  chemical  carcinogen.  For  my  thesis project,  I  will  study  the role  of  NRF2  in  OSCC   in  vivo  and  in  vitro using  tumor  cells  derived  from  our  model,  analyzing  cell  viability,  cell  proliferation,  and  gene  expression  differences  between  Nrf2E79Q and wild-­type upon radiation treatment. I hypothesize that NRF2 promotes resistance to radiation  in  oral  squamous  cell  carcinoma  and  inhibiting  NRF2  will  mitigate  this  resistance.  Despite  extensive  evidence  of  a  negative  impact  of  NRF2  activity  on  clinical  outcome,  there  remains  no  FDA  approved  NRF2  inhibitors. As a transcription factor, NRF2 is inherently difficult to directly target. Therefore, we sought to identify  druggable targets—specifically kinases—that regulate NRF2. To this end, we performed a high-­throughput live  cell  imaging  chemical  screen  using  the  Published  Kinase  Inhibitor  Set  (PKIS).  I  have  validated  numerous  hits  from the screen as NRF2 inhibitors, including compounds with strong selectivity to multiple PI3Ks. In addition to  studying  the  role  of  NRF2  activation  in  oral  keratinocytes  and  OSCC,  my  thesis  work  will  also  test  the  effectiveness of these inhibitors in sensitizing Nrf2E79Q OSCC cells to radiation. Further, to empower translational  relevance, I will create human isogenic cell lines with a Nrf2E79Q allele using CRISPR to study whether inhibiting  NRF2 decreases radioprotection in a human OSCC. Validation of the effectiveness of these kinase inhibitors will  bring  the  field  a  step  closer  to  targeting  NRF2  in  cancer  and  ultimately  improve    patient  outcomes.  The  work  prosed in this grant and my larger thesis will provide me with extensive and strong training in new techniques as  well as in the concepts of mouse modeling, treatment resistance, radiation biology, and targeted therapies.