自噬维持基因组稳定性对胶质瘤起始细胞辐射敏感性的影响

众多研究证明胶质瘤起始细胞(glioma-initiating cells, GICs)对放射抵抗是胶质瘤放射治疗失败的主要原因，但这部分细胞的生物学特征以及耐辐射机制至今仍不清楚。我们前期研究证明用雷帕霉素激活GICs的自噬活性，可以促进GICs分化并增加其辐射敏感性，该作用机制可能与GICs的低自噬活性致使GICs基因组不稳定，进而引起参与GICs分化调控信号通路的部分基因扩增相关，提示自噬活性在辐射抗性中可能扮演重要的角色。本研究旨在建立人脑GICs系、NC裸小鼠原位GICs移植瘤模型的基础上，研究：自噬活性在诱导GICs分化和辐射敏感中的作用及机制；自噬活性对GICs基因组分化相关基因扩增的影响，以及由此引起的分化相关基因的表达的改变。本研究将揭示自噬活性与GICs基因组稳定性的关系，阐明自噬活性在调节GICs分化和辐射增敏中的关键作用，为自噬成为胶质瘤治疗的有效靶点提供实验依据。

我们的研究发现，胶质瘤起始细胞的基础自噬活性很低，利用我们已经建立的人脑胶质瘤起始细胞系，用适量的自噬激动剂雷帕霉素激活胶质瘤起始细胞自噬活性，然后再对细胞进行辐照处理。结果显示，用雷帕霉素预先处理胶质瘤起始细胞再辐照组较单纯辐照组的细胞或其他各处理组相比增殖率降低，克隆形成率明显降低，细胞凋亡率显著增加；单细胞凝胶电泳和γH2AX的免疫荧光结果显示，联合治疗组中胶质瘤起始细胞的DNA 损伤修复能力大大减弱。以上结果说明，在体外，适量的雷帕霉素可以通过激活胶质瘤起始细胞的自噬活性而提高其辐射敏感性。进一步的体内实验研究，我们利用建立的裸小鼠颅内移植瘤模型观察雷帕霉素对胶质瘤辐射敏感性的影响。我们将胶质瘤起始细胞预先经各处理组处理后再接种于裸小鼠颅内，观察各处理组处理后，对胶质瘤起始细胞成瘤能力的影响。结果发现，雷帕霉素和辐照联合处理胶质瘤起始细胞与其他各处理组处理胶质瘤起始细胞相比，成瘤能力明显减低。裸小鼠中位生存期明显延长。以上这些结果说明，在体内和体外，雷帕霉素和辐照联合处理胶质瘤起始细胞可以通过激活胶质瘤起始细胞自噬活性而抑制胶质瘤起始细胞增殖，促进胶质瘤起始细胞凋亡，降低胶质瘤起始细胞的DNA 损伤修复能力，从而增加其辐射敏感性。以上结果表明，雷帕霉素或雷帕霉素和辐照联合处理胶质瘤起始细胞可以促进胶质瘤起始细胞分化，并且雷帕霉素对促进胶质瘤起始细胞分化的作用可以被自噬抑制剂3MA阻止，说明雷帕霉素对促进胶质瘤起始细胞分化的作用是通过雷帕霉素激活胶质瘤起始细胞的自噬活性密切相关。在裸小鼠颅内原位移植瘤模型中，通过免疫组化，我们观察到雷帕霉素或雷帕霉素和辐照联合处理移植瘤内的细胞呈分化状态，得到了和体外实验一致的结果。本课题通过体内和体外实验初步证明了自噬调节与胶质瘤起始细胞的分化和辐射敏感性的关系，阐明了自噬调节影响胶质瘤起始细胞分化及其辐射敏感性的分子机制。.本项目按照计划书的研究内容和方案执行，已经按时完成各项技术指标。在本项目国家自然基金资助下，以本项目负责人为第一作者或通讯作者在Cancer science，J Biol Chem发表SCI文章两篇；正在修回SCI文章一篇（Stem cells） 。在本项目基础上，于2013年和2014年获得江苏省博士后基金、中国博士后基金资助。