HMGB1の阻害は、上咽頭癌における放射線および化学療法に対する抵抗性を克服する

Inhibition of HMGB1 Overcomes Resistance to Radiation and Chemotherapy in Nasopharyngeal Carcinoma.

• Xuewei Zhu
• Jianan Cong
• Zhang Lin
• Jing Sun
• Ben Yang
• Aipeng Li

抄録

目的:

本研究の目的は、上咽頭癌（NPC）の化学抵抗性および放射線抵抗性に及ぼす高移動度群蛋白質B1（HMGB1）の影響を調べることである。

Objective: This study aimed to investigate the effect of high mobility group protein B1 (HMGB1) on chemoresistance and radioresistance in nasopharyngeal carcinoma (NPC).

材料と方法:

HMGB1ノックアウトHK1細胞株を、クラスター化された規則的に間隔をあけた短い回文反復/CRISPR関連タンパク質9（CRISPR/Cas9）システムを用いて作製した。HMGB1のタンパク質発現レベルを評価するためにウエスタンブロットを使用した。非相同末端結合（NHEJ）および相同組換え（HR）のDNA修復効率を、NHEJおよびHRレポーターアッセイを用いてモニターした。HMGB1とNHEJ装置との間の細胞タンパク質-タンパク質相互作用を免疫沈降法により決定した。直接的なタンパク質-タンパク質相互作用は、精製タンパク質を用いたアフィニティーキャプチャーアッセイによって調べた。また、HMGB1とNHEJ装置との相互作用を免疫沈降法で評価した。また、電離放射線（IR）やシスプラチンに対する細胞の感受性を測定するために、細胞生存率測定法を用いた。

Materials and Methods: HMGB1-knockout HK1 cell lines were generated using clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated protein 9 (CRISPR/Cas9) system. Western blotting was used to evaluate the protein expression level of HMGB1. DNA repair efficiency of non-homologous end joining (NHEJ) and homologous recombination (HR) was monitored through NHEJ and HR reporter assay. Cellular protein-protein interaction between HMGB1 and NHEJ apparatus was determined by immunoprecipitation. Direct protein-protein interaction was examined by affinity capture assay with purified protein. Protein-DNA binding was evaluated by chromatin fractionation assay. Cell viability assay was employed to measure cell sensitivity to ionizing radiation (IR) or cisplatin.

結果:

HMGB1をノックアウトしたNPC細胞は、NHEJの効率が著しく低下した。HMGB1はNPC細胞のNHEJキーファクターを免疫沈降させ、Ku70のDNA結合活性を促進した。変異解析の結果、Ku70のセリン155がHMGB1との直接的な相互作用に必要であることが明らかになった。HMGB1は、放射線抵抗性および化学抵抗性のNPC細胞で高発現していた。HMGB1の欠損は、野生型（WT）および耐性NPC細胞をIRおよびシスプラチンに感作した。HMGB1阻害剤であるグリチルリチンは、HMGB1のDNA結合を阻害し、IRやシスプラチンとの優れた相乗効果を示した。

Results: HMGB1-knockout NPC cells showed significant decrease in NHEJ efficiency. HMGB1 immunoprecipitated NHEJ key factors in NPC cells and promoted DNA-binding activity of Ku70. Mutational analysis revealed that serine 155 of Ku70 was required for its direct interaction with HMGB1. HMGB1 was highly expressed in radio- and chemoresistant NPC cells. Deficiency of HMGB1 sensitized wild-type (WT) and resistant NPC cells to IR and cisplatin. Glycyrrhizin, which is HMGB1 inhibitor, impaired DNA binding of HMGB1 and exhibited excellent synergy with IR and cisplatin.

結論:

HMGB1はKu70との相互作用によりNHEJを促進し、IRやシスプラチンに対する抵抗性をもたらした。HMGB1をグリチルリチンで阻害することは、シスプラチンやIR耐性のNPC患者の治療に有効であると考えられた。

Conclusion: HMGB1 promotes NHEJ via interaction with Ku70 resulting in resistance to IR and cisplatin. Inhibition of HMGB1 by glycyrrhizin is a potential therapeutic regimen to treat cisplatin and IR resistant NPC patients.

© 2020 Zhu et al.