恶性胶质瘤糖酵解途径异常的功能磁共振监测及机制的研究

The recurrence and mortality rate of malignant glioma is high. Although early diagnosis and adjuvant therapy has to some extent improved prognosis, no breakthrough progress has been reported. Recent studies have found that malignant glioma commonly demonstrates glycolytic pathway alteration, which highlights a new way for treatment. Therefore, it is becoming urgent and important to look for non-radioactive, low price and high resolution imaging methods to evaluate the glycolytic pathway. Magnetic resonance spectroscopy can monitor concentration of lactic acid as a glycolytic metabolite in vivo. HIF-1α plays a key role in glycolytic pathway alteration. Malignant gliomas possess hypoxia microenvironment and high expression of HIF-1α, which indicate its close relationship with glycolytic pathway alteration. Our previous study proved the ability of BOLD-MRI in hypoxia evaluation in glioma. Therefore, we aim to further discussing the role and molecular mechanism of BOLD-MRI and MRS in assessment of glycolytic pathway alteration. The study would promote individual treatment and new drug discovery, which has significant clinical value and practical significance.

恶性胶质瘤病程进展快、复发死亡率高，早期诊断和辅助治疗能改善预后，但缺乏突破性进展。研究发现恶性胶质瘤普遍存在糖酵解途径异常，为治疗提供了新途径。如能寻找无辐射、价廉和高效的功能影像学方法评价糖酵解途径，对于肿瘤的个体化治疗、促进新药研发和疗效监测具有重要的现实意义。磁共振波谱成像MRS能体内监测糖酵解代谢产物乳酸的浓度。乏氧诱导因子HIF-1α在诱导、调控肿瘤细胞糖酵解中起关键作用。恶性胶质瘤普遍存在乏氧并高表达HIF-1α，提示其与糖酵解途径异常的密切关系。我们前期研究证实了BOLD-MRI评价胶质瘤乏氧和HIF-1α表达的可行性。因此，在本研究中我们拟将BOLD-MRI应用于糖酵解途径的影像学评估，探讨BOLD-MRI和MRS在监测恶性胶质瘤乏氧及糖酵解途径异常中的作用及潜在的分子生物学基础。研究有助于促进个体化治疗、新药研发，具显著的临床应用价值和社会经济效益。

恶性胶质瘤病程进展快、复发死亡率高，早期诊断和辅助治疗能改善预后，但缺乏突破性进展。研究发现恶性胶质瘤普遍存在糖酵解途径异常，为治疗提供了新途径。如能寻找无辐射、价廉和高效的功能影像学方法评价糖酵解途径，对于肿瘤的个体化治疗、促进新药研发和疗效监测具有重要的现实意义。磁共振波谱成像MRS能体内监测糖酵解代谢产物乳酸的浓度，而BOLD-MRI有评价胶质瘤乏氧和HIF-1α表达的潜力。在本项目中我们选取U87胶质瘤细胞系为研究对象，采用shRNA转染技术敲除肿瘤糖酵解通路的关键基因，构建5种胶质瘤细胞系，建立裸小鼠胶质瘤皮下移植瘤模型及原位瘤模型。研究通过体内及体外实验，比较所建立各组胶质瘤细胞系的糖酵解相关的生物学特征，通过体外实验测量不同细胞系胶质瘤内HIF-1a、PKM2、LDHA的表达量，同时在高场强磁共振设备上利用1H-MRS监测肿瘤代谢产物量的变化、通过BOLD-MRI测量吸氧前后肿瘤内部信号的变化。研究将MRS和BOLD-MRI应用于胶质瘤糖酵解途径的影像学评估，探讨了两者在监测恶性胶质瘤乏氧及糖酵解途径异常中的影像学监测作用，以及与糖酵解通路关键因子的相关性。研究有助于促进个体化治疗、新药研发，具显著的临床应用价值和社会经济效益。