低氧对胶质瘤细胞极性和侵袭性的影响及调控机制

Hypoxia is the most important feature of glioma microenvironment, in previous study, we found hypoxia could dramatically induce glioma anterior-posteroir polarity. The degree of cell polarity is in relation to hypoxia severity and the capacity of movment and invasion increases accordingly. The key point of the changes is rearrangement of cytoskeleton induced by alteration of Rho GTPases activity. The application of RhoGTPases inhibitors could not improve the prognosis of patients with glioma resulting from blocking the movement of immune cells and its antitumor effects. As Rho GTPases are regulated by hundreds of GEFs and GAPs, which have cell specificity, different functional and structural subsets corresponding to different upper and lower pathways. Therefore, in this research we will screening the key molecules specifically expressed in glioma cells regulating the activity of RhoGTPases mediated by hypoxia, and foucus on the re-classification of targeted molecules according to their different functions. Our research intend to specifically reverse the polarity change of glioma and inhibit its migration and invasion only through inhibiting the key molecules, which specifically expressed in glioma cells and regulated the activity of RhoGTPase mediated by hypoxia, without affecting the homing ability of normal immune cells and the functions of normal brain cells.At last we could propose a new therapeutic strategy for invasion and migration of the glioma.

低氧是肿瘤微环镜的重要特征，前期研究发现，低氧能够显著诱导胶质瘤细胞产生前-后极性，且细胞极性随着低氧水平加重而增强，运动能力和侵袭性也随之增强。这种变化的中心环节是低氧下RhoGTP酶活性变化导致的细胞骨架重排，但相应抑制剂不能提高胶质瘤患者预后，这与非特异性的抑制了免疫细胞的运动，影响其归巢发挥抗肿瘤免疫作用有关。由于RhoGTP酶上游调控分子（GEFs和GAPs）众多，且具有一定的细胞特异性，从上游调控的层面寻求干预方案更为合理。本课题拟使用基因芯片初步筛选胶质瘤细胞中特异性表达的介导低氧调节RhoGTP酶活性的分子，并逐一进行功能验证，找到其关键调控分子，达到仅通过抑制胶质瘤细胞中特异性表达的关键调控分子来特异性的逆转其极性变化并抑制其侵袭迁移，而不影响正常免疫细胞的归巢能力以及正常脑组织细胞功能的研究目标，提出一种针对胶质瘤侵袭迁移的靶向治疗新策略。

低氧是肿瘤微环镜的重要特征，前期研究发现，低氧能够显著诱导胶质瘤细胞产生前-后极性，且细胞极性随着低氧水平加重而增强，运动能力和侵袭性也随之增强。这种变化的中心环节是低氧下RhoGTP酶活性变化导致的细胞骨架重排，但相应抑制剂不能提高胶质瘤患者预后，这与非特异性的抑制了免疫细胞的运动，影响其归巢发挥抗肿瘤免疫作用有关。由于RhoGTP酶上游调控分子（GEFs和GAPs）众多，且具有一定的细胞特异性，从上游调控的层面寻求干预方案更为合理。本课题通过使用全基因组表达谱芯片和全基因组微小RNA芯片这两种基因芯片，对常氧和低氧下的胶质瘤进行了对比分析，筛选出了胶质瘤细胞中特异性表达的介导低氧调节RhoGTP酶活性的PLEKHG2、TRIO、P115RhoEGF等10余个RhoGEF分子，以及miR224、miR573、miR584等多个microRNA分子，并逐一进行了胶质瘤极性检测和侵袭迁移相关功能验证。到目前为止，本课题组研究已经发现P115RhoEGF、PLEKHG5、miR584等分子可以作为关键调控分子，通过显著影响胶质瘤细胞的极性变化从而影响其侵袭迁移。这些关键调控点的发现为针对胶质瘤侵袭迁移的靶向治疗提供了新的治疗策略和参考，具有广阔的临床应用前景。由于课题研究期限为一年，本课题组并未全面深入的研究除P115RhoEGF、PLEKHG5、miR584以外的上述所有分子，仅做了初步探讨。此外，由于时间和经费限制，上述研究成果主要基于临床人脑胶质瘤标本和体外胶质瘤细胞系的相关实验，并未涉及动物体内实验。同时在该项目的资助下，我们对研究内容进行了部分拓展，研究并发现了periostin和miR-Let-7f对胶质瘤侵袭和迁移的重要调控作用、miR155和miR224对胶质瘤自噬的影响等。以上研究结果深入了胶质瘤的生物学特性的研究，为胶质瘤的基因治疗提供了一定的新思路。