酪氨酸激酶抑制剂 (TKI) 提供的治疗益处，例如吉非替尼 (Gefitinib) 和厄洛替尼 (Tarceva)，由于耐药性的发展而受到限制，这会导致治疗失败和癌症相关死亡率。本研究的目的是阐明肺癌细胞中伴随获得性吉非替尼耐药性的细胞扰动的机制洞察力。筛选了几种肺腺癌 (LAD) 细胞系以表征表皮生长因子受体 (EGFR) 表达和突变谱。为了规避细胞系之间对药物治疗反应的内在差异，我们在吉非替尼选择的亲代细胞系下通过长期、慢性培养产生了吉非替尼抗性 H1650 克隆。通过微阵列、蛋白质印迹、流式细胞术分析等基因细胞，以及共聚焦和透射电子显微镜。我们观察到，尽管长期吉非替尼治疗对其主要靶点（异常的 EGFR 活性）提供了有效作用，但次要作用导致细胞活性氧（ROS）增加。吉非替尼介导的 ROS 与上皮间质转化以及线粒体形态和功能的显着扰动相关。然而，在存在 ROS 清除剂的情况下，吉非替尼治疗提供了线粒体畸变的部分拯救。此外，从先前耐药的克隆中撤出吉非替尼与上皮-间质转化基因的正常表达相关。这些发现表明，长期吉非替尼治疗会促进肺癌细胞的 ROS 和线粒体功能障碍。抗氧化剂可以减轻 ROS 介导的抵抗力。
这项研究详细说明了伴随肺癌细胞获得性吉非替尼 (Gefitinib) 耐药性对细胞过程和功能的扰动。我们观察到，尽管长期吉非替尼治疗对其主要靶标（异常 EGFR 活性）提供了有效作用，但它也促进了细胞 ROS 水平的增加。上调的 ROS 与 EMT 相关，EMT 是耐药肿瘤的经典标志 。EMT 基因，例如 E-cadherin 和 vimentin，具有细胞骨架、膜和/或细胞粘附功能；因此，对这些靶点的干扰可能会影响肿瘤转移和药物失效（耐药性）。线粒体形态的显着变化和呼吸功能下降与吉非替尼耐药有关。丙酮酸脱氢酶表达的特异性减弱、氧化磷酸化降低和 ATP 水平与线粒体功能障碍一致。然而，吉非替尼治疗与线粒体特异性 ROS 清除剂 mTempo 联合治疗足以部分逆转 EMT 并恢复线粒体功能。这些观察结果需要进一步调查和谨慎解释，因为先前的研究表明，抗氧化剂可以加速小鼠肺癌的进展。然而，其他人报告了抗氧化剂的有益抗癌作用。我们的研究主要限于慢性吉非替尼治疗中的 ROS，以及线粒体特异性 ROS 清除剂 (mTempo) 的使用。报道的研究中使用的不同抗氧化剂，即N-乙酰半胱氨酸和维生素 E，以及不同的实验条件，可能会导致不同的发现。
使用放射或化学疗法的癌症治疗与增加的 ROS 水平密切相关，这是一种作用机制，部分负责癌细胞的凋亡。正如所料，氧化应激可能对细胞过程和基因调控产生多种影响。例如，丙酮酸脱氢酶复合物已被描述为缺血性脑损伤中氧化应激的靶标。矛盾的是，在我们的研究中，吉非替尼 (Gefitinib) 耐药细胞的 ROS 和凋亡增加与细胞周期异常和增殖增加相匹配。我们的数据表明，抗氧化基因（如过氧化氢酶）的功能丧失或突变可能导致细胞 ROS 不受调节和增加。亲本敏感细胞证明在基础或过氧化氢处理下过氧化氢酶的稳健表达，但在耐药克隆中未检测到。相反，吉非替尼耐药细胞中波形蛋白的表达响应过氧化氢而上调，支持 ROS 对 EMT 的调节。
线粒体是细胞内的主要细胞器，具有独立于细胞核的自主复制能力。因此，鉴于其在包括细胞呼吸和新陈代谢在内的多个过程中的关键作用，线粒体被恰当地描述为细胞的“动力室”。因此，对线粒体产生有害影响的药物治疗几乎肯定会影响细胞过程也就不足为奇了。在这项研究中，吉非替尼 (Gefitinib) 驱动的 ROS 与线粒体的特定功能障碍相关。然而，在用线粒体特异性 ROS 清除剂 (mTempo) 治疗后线粒体功能的部分拯救可能表明存在来自其他来源的 ROS。除了调节 EMT 基因表达之外，ROS 如何与耐药癌细胞相关联，特别是线粒体？似乎线粒体形态和功能的改变代表了耐药癌细胞的细胞适应。正如已经成为一种新兴的肿瘤模式一样，原本对正常细胞来说是致命的细胞改变反而呈现出使肿瘤能够茁壮成长的适应性。例如，在这项研究中，吉非替尼抗性克隆中氧化磷酸化和线粒体 ATP 生成的减少未能影响细胞存活和增殖。因此，由 ROS 介导的线粒体功能障碍可能代表药物治疗对毒性肿瘤微环境的反应。然而，需要进一步的研究来充分了解 ROS 的来源，以及它如何靶向线粒体。也许 ROS 会导致协调良好的过程发生改变，
总之，这些发现表明抗氧化剂可能通过减弱吉非替尼(Gefitinib) 诱导的 ROS 和 EMT 来提供治疗益处。与耐药性相关的表型和标志物的鉴定可以提供有用的诊断或治疗应用。微信扫描下方二维码了解更多：
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