基于褪黑素代谢及其作用特点的神经胶质母细胞瘤敏感性差异研究

Glioblastoma/GBM is a kind of nervous system tumor with high malignant degree and death rate. So far, no effective therapeutic approaches have been available. We have found that GBM cell lines show different sensitivity to Mel. Until now, the metabolism characteristic of Mel in tumor is still unknown. This proposal thus aims to take GBM cells as the research model and address the following issues: 1）to identify the metabolite and their bioactivities of GBM cells after Mel treatment; 2) extracing the microsomal from the GBM cells and comparing the pharmacokinetic differences; 3) to identify the related enzymes responsible for Mel metabolizing; 4) to analyze the levels of metabolic enzymes before and after Mel or effective metabolites treatment in GBM cells; 5) RNA influence/ specific metabolic enzyme inhibitor to inhibit the expression of metabolic enzyme and determine the influence(s) of Mel metabolism in the cell biological behaviors and Mel sensitivity changes; 6）from the translational tumor perspective, profiling the expression patterns of the metabolic enzyme in human GBM and the normal brain tissue specimens in vivo; 7) evaluating the therapeutic results of circadian rhythm variation of metabolic enzyme with rat transplanted model and treated with Mel. This study aims to pinpoint the mechanism of the tumor cells which showed different sensitivity to Mel and provide a scientific basis and biomarker for rational drug using and personalized therapy in GBM tumors.

胶质母细胞瘤/GBM是临床常见的中枢神经系统恶性脑肿瘤，手术难根除，常规放化疗毒副作用大，迄今疗效不佳。我们业已发现GBM对褪黑素/Mel敏感性存在差异，而Mel在敏感和耐受的GBM细胞中代谢特点尚未明确。因此本课题拟采用对Mel敏感程度迥异的GBM细胞系研究：1）判定Mel在GBM细胞中代谢产物并观察其抗癌效应；2）比较敏感性差异细胞中Mel生成活性代谢产物的速率；3）微粒体筛选与代谢产物生成密切相关的代谢酶归属；4）细胞水平检测Mel及其代谢产物处理前后胞内代谢酶表达变化；5）RNAi/特异性酶抑制剂抑制相关代谢酶表达，阐明代谢产物对Mel抗癌效应的影响；6）从转化肿瘤学角度分析代谢酶在人GBM/癌旁脑组织中分布；7）建立动物移植瘤模型，观察相关代谢酶昼夜节律变化与药效之间关系及机制。综合评估肿瘤对Mel敏感和耐受的机制，为Mel在GBM中合理用药和个性化治疗提供科学依据和生物标记物。

胶质母细胞瘤/GBM是临床常见的中枢神经系统恶性脑肿瘤，手术难根除，常规放化疗毒副作用大，迄今疗效不佳。我们业已发现GBM对褪黑素/Mel敏感性存在差异，而Mel在敏感和耐受的GBM细胞中代谢特点/相关差异靶点尚未明确。本课题拟采用对Mel敏感程度迥异的GBM细胞系研究：1)判定Mel在GBM细胞中代谢产物并观察其抗癌效应；2)比较敏感性差异细胞中Mel生成活性代谢产物的速率；3)微粒体筛选与代谢产物生成密切相关的代谢酶归属；4)细胞水平检测Mel及其代谢产物处理前后胞内代谢酶表达变化；5)利用蛋白质组学方法，寻找敏感性差异细胞系中差异靶点，富集相关信号通路并体外验证。. 借助NFSC支持，本课题研究组发现：1）Mel对不同个体来源的GBM细胞敏感性不尽相同，反馈出Mel对不同GBM患者呈现的生物活性存在个体性差异；2）Mel在敏感性程度不同的GBM中代谢途径以一相代谢途径为主，代谢产物为6-O-Mel和NAS；3）一相代谢产物6-O-Mel和NAS在敏感型细胞中的存在水平分别是耐受细胞的4倍和10倍，分析这种代谢产物水平上的差异很可能是导致细胞敏感性差异的原因之一；4）购买Mel一相代谢产物标准品6-O-Mel和NAS，通过细胞行为学实验判定Mel代谢产物NAS是其发挥抗癌作用的主要活性形式；5）体外筛选发现与活性代谢产物生成密切相关的单酶为CYP1B1，其在表达水平随胶质瘤恶性程度增高而增高，提示CYP1B1可能是判定GBM对Mel敏感性差异的生物标记物；6）借助蛋白质组学技术挖掘Mel调控GBM敏感性差异的关键靶点，通过生物富集分析获得生物功能差异位点和参与调控肿瘤增殖/侵袭/能量代谢的信号通路，进一步通过体外实验验证得出影响肿瘤敏感性差异的关键信号通路可能是AMPK-mTOR-Ulk1; 7）本研究相关成果发表SCI论文2篇（已录用），做国内大会报告1次，发表国内会议论文1篇，相关研究成果指导学生获得第十四届辽宁省大学生挑战杯一等奖，培养硕士生2人，仍有实验结果整理投稿中。