miR-153/Nrf-2/GPx1信号通路通过ROS对胶质瘤干细胞干性和放射敏感性的调控作用及机制

Glioma is the most common primary intracranial tumor, and its treatment is still a major problem in the field of neuro-oncology. The radiation resistance of glioma stem cells (GSCs) is a major reason for the failure of glioma radiation therapy. Enhancing the radiosensitivity of glioma stem cells， might be an important way to improve the the efficacy of glioma radiotherapy. Our preliminary study found that miR-153 expression was down-regulated in GSCs compared with that of glioma cells, which contributed to enhanced Nrf-2 expression and activation of GPx1 transcription, resulting in enhanced antioxidant activity and radioresistance in GSCs. In the present study, miR-153/Nrf-2/GPx1 signal passway is taken as a new target to enhance glioma stem cells radiosensitivity. miR-153, Nrf-2 and GPx1 over-expression and siRNA-expression lentiviral vectors will be constructed and transfected into glioma stem cell lines. The effect of miR-153, Nrf-2 and GPx1 over-expression and knockdown expression on glioma stem cells stemness and radiosensitivity and its molecular mechanism will be investigated. The feasibility of targeting miR-153/Nrf-2/GPx1 signal passway to improve the the efficacy of glioma radiotherapy will be assessed by orthotopic transplanted glioma in nude mice.

脑胶质瘤是最常见的颅内原发性肿瘤，其治疗目前仍是神经肿瘤领域的一大难题。胶质瘤干细胞的存在及其放射抵抗作用是胶质瘤放射治疗失败的重要原因之一，提高胶质瘤干细胞的放射敏感性可能是提高脑胶质瘤放疗效果的重要途径。前期研究发现，在胶质瘤干细胞中miR-153表达下调使其靶基因Nrf-2蛋白表达上调，进而使GPx1转录增强和表达上调，导致胶质瘤干细胞ROS清除能力增强和放射抗拒性增高。本研究拟将miR-153/Nrf-2/GPx1信号通路作为提高胶质瘤干细胞放射敏感性的新靶点，分别构建miR-153、Nrf-2和GPx1过表达以及siRNA慢病毒载体，转染胶质瘤干细胞，探讨过表达和敲低miR-153、Nrf-2和GPx1对胶质瘤干细胞干性和放射敏感性的影响及其分子机制，评估以miR-153/Nrf-2/GPx1信号通路为靶点提高胶质瘤放疗疗效的可行性。

脑胶质瘤是最常见的颅内原发性肿瘤，约占全部脑肿瘤的35-60%。尽管近30年来国内外针对胶质瘤的研究投入巨大，但收效有限，其复发、死亡率仍居高不下。目前认为手术结合放化疗的综合治疗是治疗胶质瘤的最佳方案，放疗因此成为脑胶质瘤综合治疗的重要环节之一。国内外大量的实验研究证明在人胶质瘤实体以及体外长期培养的胶质瘤细胞系中均存在具有肿瘤干细胞性质的细胞，它们可能对肿瘤的起源、发展、转移、复发以及对放化疗敏感性方面起着至关重要的作用。肿瘤干细胞具有较强的ROS清除能力，受照后使ROS处于较低水平，DNA的初始损伤明显少于非肿瘤干细胞，从而导致肿瘤干细胞与非肿瘤干细胞相比更具放射抗拒性。然而，在胶质瘤干细胞中是否存在ROS清除能力增强介导的放射抗拒性尚未见文献报道。.本项目研究表明，胶质瘤干细胞ROS清除能力明显强于胶质瘤细胞，这可能是导致胶质瘤干细胞辐射抗性明显增强的重要原因之一；GPx1在胶质瘤干细胞中的蛋白表达水平和酶活性明显提高可能是胶质瘤干细胞内ROS水平明显降低和辐射抗性明显增强的重要原因之一；GPx1在胶质瘤干细胞中蛋白表达上调可能是由其转录调控因子Nrf-2表达增强所介导；Nrf-2蛋白在胶质瘤干细胞中表达上调的原因可能是负性调控其表达的miR-153表达下调；而过表达miR-153导致胶质瘤干细胞ROS清除能力明显降低，GPx1和GR（谷胱甘肽还原酶）活性明显下降，还原型谷胱甘肽（GSH）明显下降，氧化型谷胱甘肽（GSSH）明显升高；过表达miR-153还导致胶质瘤干细胞干性标志CD133 和nestin表达明显下降，而分化标志GFAP和 Tuj-1表达明显增强，裸鼠颅内原位成瘤能力明显下降，放射敏感性明显提高。.首次提出miR-153通过调节Nrf-2/GPx1/ROS信号通路调控胶质瘤干细胞的干性和辐射抗性，为深入阐释胶质瘤干细胞干性和辐射抗性调控分子机制开辟新途径。过表达miR-153可有效克服胶质瘤干细胞辐射耐受性，为开发一种新的胶质瘤干细胞放射增敏剂提供实验依据。