胶质瘤细胞恶性表型与代谢模式的相关性及分子机制研究

Glioma malignant transformation, showing malignant phenotype changes as the main characteristics, is the leading cause of clinical treatment failure and death. Recent works demonstrated that metabolic dysregulation was closely related to malignant transformation in cancer. However, the metabolic alterations involved in glioma malignant progression are still unclear..This project will perform 1H-NMR based metabolomic analysis of human glioma cell lines with different malignant phenotype. To focus on the correlation between metabolic characteristics and the malignant phenotype of glioma cells, we will assess the metabolic profiles of these cell samples, exploit characteristic metabolites and access the key metabolic enzymes related with the malignant phenotype of glioma cells. Moreover, we will finally analyze effect of enzyme expression changes on malignant phenotype of glioma cells. This project may provide new perspectives and novel ideas to develop glioma treatment strategies targeting metabolic pathways. Therefore, this project will be of scientific significance and also has potential clinical values for developing non-invasive biomarkers.

胶质瘤恶性转化以恶性表型改变为主要特征，是导致临床治疗失败和病人死亡的主要原因。越来越多的研究发现肿瘤恶性转化与细胞代谢紊乱密切相关，但胶质瘤恶性转化相关的细胞代谢模式目前尚不清楚。本项目拟收集多种生物学特性稳定的人源胶质瘤细胞系，通过体外增殖、侵袭能力、分化水平和体内成瘤能力等指标分析细胞恶性表型；并采用基于NMR技术的细胞代谢组学方法，分析不同恶性表型的胶质瘤细胞的代谢模式，鉴定特征性代谢物和预测关键性代谢调节酶；通过miRNA干扰技术研究关键性代谢调节酶表达变化对细胞恶性表型和特征性代谢物的影响；从而明确胶质瘤细胞恶性表型与代谢模式的相关性，揭示影响恶性表型的代谢通路，阐明产生相关性的分子机制。本项目为深入阐明胶质瘤恶性转化的分子机制提供重要的实验基础，也将为开发监测胶质瘤恶性转化的非入侵式生物标志物和靶向代谢通路的治疗策略提供新视角，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。

胶质瘤恶性转化相关的细胞代谢特点目前尚不清楚。前期研究中，我们在两种不同恶性程度胶质瘤细胞系中发现存在明显的代谢模式差异。为了明确这种细胞代谢模式的差异是否与其恶性表型存在相关性，本项目收集了更多种的生物学特性稳定的胶质瘤细胞系。一方面通过体外增殖、侵袭能力、分化水平和成瘤能力等指标分析细胞恶性表型；另一方面采用基于NMR技术的细胞代谢组学，通过PCA、PLS-DA、FCM聚类，OPLS-DA等方法分析胶质瘤细胞样本代谢模式的变化规律；通过近三年的研究，我们明确了高恶性程度胶质瘤细胞系与低恶性程度细胞系的代谢模式存在明显差异，且这种代谢差异与细胞恶性表型变化存在相关性；鉴定出17种特征性代谢物可用于区分两种级别胶质瘤细胞的代谢模式；代谢通路富集显示三羧酸循环（TCA）互补途径、氨基酸代谢、抗氧化代谢以及胆碱代谢途径的异常激活与胶质瘤细胞恶性特性改变的相关性最高。此外，我们进一步利用GeneGo软件将代谢通路与细胞信号转导通路进行关联分析，预测与胶质瘤恶性进展相关的代谢调控网络。我们从中选取了与胶质瘤侵袭和增殖密切相关的癌基因GCN5所在通路，在细胞水平和动物水平开展生物学实验，初步对胶质瘤细胞恶性特性相关的代谢调控网路进行了验证。本项目尝试从细胞代谢层面，阐明影响胶质瘤细胞恶性特性的分子机制。研究结果明确了不同恶性表型的胶质瘤细胞系代谢特点的异质性，揭示了影响胶质瘤细胞恶性表型的代谢途径和特征性代谢物。为深入阐明胶质瘤恶性转化中的细胞代谢变化机制提供重要理论基础，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。跟本项目相关的研究内容，已发表SCI论文4篇，圆满完成了项目的研究目标。