SIRT5介导的代谢重编程调控胃肠间质瘤伊马替尼继发性耐药的机制研究

Although majority of gastrointestinal stromal tumor (GIST) patients benefit from treatment of the KIT and PDGFR inhibitor imatinib, development of acquired imatinib resistance is inevitable. In our preliminary studies, we demonstrated that SIRT5 initiates metabolic reprogramming in GISTs,which is characterized by interruption of Krebs citric acid cycle and accumulation of α-ketoglutarate. Here, we attempt to demonstrate the critical role of SIRT5-mediated metabolic reprogramming in acquired imatinib resistance in GISTs both in vitro and in vivo. Utilizing small RNA interference,immunoprecipitation and liquid chromatography, we aim to clarify the molecular mechanism involved in activation of c-kit bypass signaling byα-ketoglutarate accumulation. Moreover, with ChIP and electrospray ionization mass spectrometry, we try to elucidate the epigenetic mechanism in SIRT5 overexpression in imatinib-resistant GIST cells.Therefore, this program would provide a new insight into the process of acquired imatinib resistance and experimental evidence for improvement of GIST prognosis.

伊马替尼继发性耐药是困扰胃肠间质瘤临床治疗和影响患者预后的难点之一。我们在前期研究中利用临床标本检测和耐药细胞构建等方法，初步证实SIRT5在胃肠间质瘤伊马替尼继发性耐药细胞中开启了代谢重编程，即三羧酸循环阻断合并α-酮戊二酸积聚；并初步证实α-酮戊二酸的积聚重激活c-kit下游信号通路从而导致耐药的发生。本课题拟利用胃肠间质瘤耐药临床标本、伊马替尼耐药复发动物模型以及耐药细胞系等，从体内外两方面证实SIRT5介导的代谢重编程调控胃肠间质瘤伊马替尼继发耐药的作用；采用RNAi干扰、免疫共沉淀、高效液相色谱等方法，阐释积聚的α-酮戊二酸旁路激活c-kit下游通路的分子机制；并通过染色质免疫共沉淀、电喷雾质谱等技术，明确SIRT5在伊马替尼耐药细胞中过表达的表观遗传调控机制，从而为临床上克服伊马替尼继发性耐药，提高胃肠间质瘤临床预后提供新角度和新思路。

胃肠间质瘤(Gastrointestinal Stromal Tumors，GIST)是最常见的胃肠道间叶组织来源的恶性肿瘤，其发病与III型受体酪氨酸激酶KIT/PDGFRA 的异常活化密切相关。伊马替尼继发性耐药是困扰胃肠间质瘤临床治疗和影响患者预后的难点之一。我们首先探讨了Sirt5在胃肠间质瘤组织中的表达及与临床预后之间的相关性，明确了高表达的Sirt5是患者术后复发转移的独立危险因素；随后功能实验提示Sirt5可显著促进GIST转移，机制研究发现Sirt5的促侵袭转移作用于其对氧化还原的调控相关，SHMT2是Sirt5最常见的特异性互作因子，Sirt5的氧化还原调控作用可能与其对SHMT2的去琥珀酰化修饰相关，进一步利用GIST耐药细胞、临床标本以及动物模型，从体内体外证实Sirt5介导代谢重编程调控胃肠间质瘤伊马替尼继发耐药的作用，阐明了α-酮戊二酸旁路激活c-KIT下游通路的分子机制，明确Sirt5在伊马替尼耐药细胞过表达的表观遗传调控机制，从而为临床上克服伊马替尼耐药，提高GIST预后提供新的角度和思路。此外，我们还对胃肠间质瘤的肿瘤微环境进行探索，收集507例原发性GIST的临床组织标本，进行免疫组织化学分析，检测免疫细胞浸润和PD-L1表达。生存率的影响因素通过Kaplan–Meier分析进行评估。使用Cox回归模型进行单变量和多变量分析。GIST中的免疫细胞浸润主要涉及巨噬细胞和T细胞。在48.5%的组织样本中检测到PD-1的表达，在46.0%的样本中检测到PD-L1的表达。PD-L1表达与肿瘤大小和有丝分裂指数呈负相关，但与CD8+T细胞数量呈正相关。不同基因突变类型的CD8+T细胞数量存在显著差异。与KIT和PDGFRA突变GIST相比，野生型突变GIST富含CD8+T细胞。非胃GIST中CD8+T细胞的数量较高。PD-L1和CD8+T细胞是GIST更好的无复发生存率的独立预测因子。最终得出PD-L1表达是GIST更好预后的预测性生物标志物。具有野生型突变的非胃GIST患者可能是PD-1/PD-L1抑制剂的受益者。上述结论为后续GIST免疫治疗提供理论基础。