转录因子ONECUT3调控胰腺癌Warburg效应促进免疫抑制微环境的形成及其机制研究

The Warburg effect is one of the most typical metabolic alterations of cancers, which is closely correlated with tumor malignant phenotypes and predicts a poor prognosis in many types of human cancers. However, the key factors driving the Warburg effect of pancreatic cancer are not well defined. Previously, through bioinformatics screening, we found 1) the close correlation between Warburg effect and the immunosuppressive microenvironment in pancreatic cancer; 2) the regulatory roles of transcription factor ONECUT3 on the Warburg effect. Functional results showed that knockdown of ONECUT3 significantly inhibited the growth and glycolytic phenotypes of pancreatic cancer cells. Based on previous results, we aim to: 1) elucidate the molecular mechanism by which ONECUT3 regulates Warburg effect; 2) verify the function of ONECUT3 on Warburg effect and the immune microenvironment in orthotopic transplantation model and LSL-KrasG12D/+; LSL-Trp53R172H/+; PDX1-cre (KPC) transgenic mouse model of pancreatic cancer, and determine the possibility of regarding ONECUT3 as a therapeutic target; 3) analyze the clinical significance of ONECUT3 expression. As a result, it will provide new ideas and solutions for improving the treatment of pancreatic cancer from the perspective of tumor metabolism and the immune microenvironment.

Warburg效应是肿瘤最为典型的代谢重组方式，与多种肿瘤的恶性生物学行为和患者不良预后密切相关。然而，调控胰腺癌Warburg效应的关键因子并不十分明确。申请人前期通过生物信息学筛选发现：①Warburg效应和胰腺癌免疫抑制微环境的形成密切相关；②转录因子ONECUT3参与调控Warburg效应。功能实验结果表明干扰ONECUT3可以显著抑制胰腺癌细胞的生长和糖酵解表型。本课题拟在前期研究基础上：①阐明ONECUT3调控Warburg效应的分子机理；②在原位移植瘤和LSL-KrasG12D/+；LSL-Trp53R172H/+；PDX1-cre（KPC）转基因小鼠模型中明确ONECUT3对胰腺癌糖代谢和免疫微环境的调控及作为胰腺癌治疗靶点的可能性；③结合临床样本分析ONECUT3表达的临床意义；以期从肿瘤代谢与免疫微环境角度出发，为改善胰腺癌的治疗提供新的思路和方案。

胰腺癌是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，其中90%以上为胰腺导管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC）。胰腺癌起病隐匿，侵袭性强，患者预后极差，5年生存率仅8%左右。在全世界范围内，胰腺癌的发病率呈现逐年上升的趋势，美国癌症协会预测在2030年胰腺癌将可能成为肿瘤相关的第二大死因。在我国，胰腺癌患者数量也呈快速增长趋势，其死亡率分别居男、女肿瘤死亡率的第6、7 位。尽管胰腺癌的诊断和治疗手段在过去几十年中有一定的进步，但是患者预后并没有得到明显改善。因此，深入研究胰腺癌发生和发展的分子机制，并且有针对性地制定有效的诊疗策略，具有十分重要的科学意义和应用价值。.代谢重塑是肿瘤重要的标志特征之一。Warburg效应是肿瘤最为典型的代谢重组方式，与多种肿瘤的恶性生物学行为和患者不良预后密切相关。Warburg效应赋予肿瘤细胞多种生存优势，如：1）在缺氧条件下快速提供ATP为细胞供能；2）通过磷酸戊糖途径再生内源性抗氧化剂如NADPH等，帮助肿瘤细胞逃避氧化应激介导的损伤；3）提供大量中间产物用于合成代谢等。通过糖酵解途径产生的乳酸导致酸性肿瘤微环境的形成。然而，调控胰腺癌Warburg效应的关键因子并不十分明确。.在本项目中，申请人拟阐明转录因子ONECUT3调控Warburg效应的功能及其分子机制，探索ONECUT3是否通过改变胰腺癌糖代谢进一步影响肿瘤免疫微环境。同时，在动物模型中明确靶向ONECUT3的可能性以及在临床样本中探索ONECUT3表达的意义。结果显示：胰腺癌Warburg效应与免疫抑制微环境的密切相关；ONECUT3对胰腺癌Warburg效应起到至关重要的调控作用，干扰ONECUT3促进肿瘤糖酵解，而干扰ONECUT3显著抑制肿瘤糖酵解；ONECUT3在胰腺癌中异常高表达且提示预后不良；机制上，ONECUT3通过转录调控糖酵解代谢相关基因的表达增强胰腺癌Warburg效应，释放乳酸，造成免疫抑制微环境，最终促进肿瘤进展。在小鼠荷瘤模型中，干扰ONECUT3可以抑制肿瘤的生长。.综上，我们的研究成果丰富了胰腺癌Warburg效应的分子机理，并为从肿瘤代谢与免疫微环境方面着手改善胰腺癌的治疗提供新的思路和方案。