靶向抑制SYK调控胶质瘤干细胞代谢重构的机制研究

Glycolysis is a hallmark for glioma stem cells (CSCs) and is critical for the maintenance of the "stemness" of GSCs. With the high-throughput drug screening, we for the first demonstrated that inhibitors of spleen tyrosine kinase (SYK) induce the metabolic remodeling in GSCs, which subsequently results in the suppression of self-renewal, increased production of ROS and induction of apoptosis in GSCs. In addition, bioinformatic analysis and Western blot demonstrated that STAT3 is the potential downstream target of SYK. Based on the preliminary data, we hypothesized that inhibition of SYK mediates the metabolic remodeling of GSCs through STAT3/HIF-1α pathway and results in the exhaustion of GSCs. In the proposed project, we will investigate both in vitro and in vivo the influence of SYK inhibition on the glucose metabolism and phenotype of GSCs. The role of STAT3/HIF-1α pathway in the regulation of GSC glucose metabolism will also be explored. More importantly, the mechanism underlying the interaction between SYK and STAT3/HIF-1α will be thoroughly studied. The findings of the proposed project will enhance the understanding the regulatory net of glucose metabolism for GSCs and shed light on the treatment of malignant gliomas.

糖酵解是胶质瘤干细胞的重要特征，对维持其“干性”具有重要意义，是理想的治疗靶点。我们使用高通量药物筛选首次证实脾酪氨酸激酶（SYK）抑制剂能够改变胶质瘤干细胞的糖代谢模式，抑制自我更新，促进ROS生成并诱导凋亡。信息生物学分析及Western blot提示STAT3是SYK的下游作用靶点。由此，我们提出如下假设：靶向抑制SYK通过STAT3/HIF-1α介导胶质瘤干细胞的代谢重构，耗竭胶质瘤干细胞。我们拟在细胞水平及动物模型中，利用免疫荧光、免疫沉淀与质谱分析、ChIP及基因组学等技术，深入探讨靶向抑制SYK对胶质瘤干细胞糖代谢及生物学表型的影响，明确STAT3/HIF-1α在SYK调控胶质瘤干细胞糖代谢中作用，阐明SYK作用于STAT3/HIF-1α的分子机制，从而增进对胶质瘤干细胞糖代谢调控网络的认识，为恶性胶质瘤的治疗提供新的思路。

糖酵解是胶质瘤干细胞（GSC）的重要特征，对维持其“干性”具有重要意义，是潜在的治疗靶点。我们前期使用高通量药物筛选首次证实脾酪氨酸激酶（SYK）抑制剂R406能够改变胶质瘤干细胞的糖代谢模式。本研究旨在研究SYK调控GSC能量代谢的分子机制，以及对GSC生物学表型的影响。另外，也探讨了R406杀伤GSC的相关机制。本项目发现：（1）SYK抑制剂R406特异性杀伤GSC。R406剂量依赖的杀伤两个GSC细胞系GSC-1及GSC-2细胞，抑制GSC自我更新能力，诱导凋亡。R406对正常神经干细胞无明显毒性。（2）SYK抑制剂R406逆转GSC的糖酵解过程。R406处理后，使GSC中基础及最大耗氧速率(OCR)增加，而细胞外酸化率(ECAR)下降，表明代谢模式由有氧糖酵解向氧化磷酸化转化。GSC在代谢模式转换的过程中，产生大量ROS，诱导了凋亡的发生。（3）SYK通过PI3K/AKT通路调控GSC能量代谢。在SYK高表达的GSC中，靶向SYK能够下调PI3K/AKT的活性。PI3K/AKT抑制剂能够模拟靶向SYK所产生的能量代谢转换，诱导ROS合成及GSC凋亡的产生。（4）R406直接作用PI3K/AKT通路调控GSC代谢。在SYK低表达的GSC中，R406亦能诱导GSC的代谢模式由糖酵解向氧化磷酸化转换。结果表明，R406能够直接抑制PI3K/AKT的活化，调控代谢，促进ROS的产生，并诱导凋亡。（5）R406在体内抑制胶质瘤的生长，并增效替莫唑胺化疗。R406能够抑制GSC皮下移植瘤生长，延长原位移植瘤动物的生存期。R406与替莫唑胺联用，能够在体内更加显著的诱发GSC的凋亡，发挥抗肿瘤的作用。本项目研究结果本项目的成果丰富了胶质瘤干细胞的信号调控网络，明确了R406杀伤GSC的分子作用机制，为胶质瘤的治疗提供了新的思路。