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前列腺癌(prostate cancer)是一种在男性中非常常见的癌症。雄激素受体(androgen receptor,AR)信号通路对于前列腺癌,包括那些致命的去势抵抗性前列腺癌(castration-resistant prostate cancer,CRPC)的生长和发展至关重要。因此,AR是一个有效的治疗前列腺癌的靶点。雄激素剥夺疗法(androgen-deprivation therapy,ADT)成为转移的前列腺癌的标准治疗方法至今已有70多年;而新一代靶向AR的抑制剂,如阿比特龙和恩杂鲁胺,也已经成为当前治疗CRPC的主要药物。尽管靶向AR的治疗延长了患者的中位生存期,然而对靶向AR的抑制剂的耐药性仍然是治疗CRPC的一个挑战,突出了需要新的方法来治疗该致命性肿瘤。磷脂酰肌醇3磷酸(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)信号通路对肿瘤细胞的增殖、生长和存活起重要作用,并且该信号通路在不同癌症(包括前列腺癌)中普遍异常活化。此外,异常激活的PI3K信号通路与前列腺癌的不良预后、转移和对治疗的抗性息息相关。虽然靶向PI3K的小分子抑制剂在临床前的研究中显示出了很好的抗肿瘤活性,但是临床上的效果却不理想。这些令人失望的结果可能是由于PI3K与其他信号通路之间存在交互作用,暗示PI3K抑制剂必须与靶向其它信号传导通路的抑制剂联用来确保成功杀伤肿瘤细胞。以前的研究发现,组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylases,HDAC)在前列腺癌中显著上调并且与细胞的增殖和格里森评分呈正相关。临床前研究显示,在一些实体肿瘤中,包括前列腺癌,PI3K与HDAC抑制剂联合应用具有良好的抗肿瘤活性。基于此,PI3K和HDAC的双抑制剂CUDC-907应运而生。在许多临床前的肿瘤模型中,CUDC-907展示出很好的抗肿瘤活性,并且在复发淋巴瘤的I期与II期临床试验中也表现出良好的效果。本论文着重研究了CUDC-907在前列腺癌细胞系和去势抵抗的LuCaP 35CR人源肿瘤异体移植模型(PDX)中的抗肿瘤活性及相应的分子机制。首先,我们在前列腺癌细胞系和PDX小鼠模型中检测了CUDC-907的抗肿瘤活性。利用SRB分析观测到该药抑制前列腺癌细胞的增殖;利用Annexin V/PI双染和流式细胞术分析发现该药诱导细胞凋亡;利用碱性彗星实验分析发现该药在前列腺癌细胞中引起DNA损伤。此外,在去势抵抗的LuCaP 35CR PDX小鼠模型中,我们发现CUDC-907具有显著的抗肿瘤活性。这些结果证实,无论在体外还是在体内,CUDC-907都展示出了良好的抗前列腺癌活性。接下来,我们着重研究了CUDC-907抗前列腺癌分子机制。我们发现,作为一个PI3K和HDAC双抑制剂,CUDC-907确实抑制PI3K和HDAC,但却上调p-ERK水平(显示ERK活化),暗示诱导ERK活化可能是前列腺癌细胞抵抗CUDC-907治疗的一个潜在机制。使用ERK选择性抑制剂SCH772984不仅消除了CUDC-907诱导的p-ERK上调,也增强了该药所诱导的细胞凋亡。对CUDC-907诱导凋亡的分子机制进一步研究发现,该药下调Mcl-1、Bcl-xL和c-Myc,同时上调Bim。Mcl-1、Bcl-xL或c-Myc过表达以及Bim基因沉默都部分消除了CUDC-907所诱导的凋亡,证实上述蛋白在CUDC-907诱导的细胞凋亡中的重要作用。而在对CUDC-907引起DNA损伤的分子机制的研究中我们发现,该药下调DNA损伤应答通路蛋白Wee1和CHK1,以及核酸还原酶的两个亚型RRM1和RRM2。Wee1、CHK1、RRM1或RRM2过表达实验证明,在前列腺癌细胞中上述蛋白不仅介导CUDC-907引起的DNA损伤,同时也调节CUDC-907所诱导的细胞凋亡。综上所述,本论文证明CUDC-907在前列腺癌细胞中诱导DNA损伤及细胞凋亡,同时在CRPC PDX小鼠模型中也显示出良好的抗肿瘤活性。CUDC-907所诱导的细胞凋亡部分依赖Mcl-1、Bcl-xL、Bim、Wee1、CHK1、RRM1、RRM2和c-Myc;而Wee1、CHK1、RRM1和RRM2的下调也对CUDC-907所引起的DNA损伤起重要作用。这些结果为CUDC-907治疗前列腺癌的临床发展提供了理论依据和实验基础。