雄激素非依赖性前列腺癌细胞系功能性代谢物的鉴定及其信号通路研究

Prostate cancer is the most commonly diagnosed malignancy in uropoiesis system and easy conver to androgen independent prostate cancer(AIPC) after endocrine therapy,which make these changes happened became the hot spot in recently reasch.We found 23 different metabolin between ACPI cell(experimental group) and androgen-dependent prostate cancer cell LNCaP(control group)in cytoplasm and metabolin within supernatant fluid which was selceted after the cell cultivantion used UPLC-Q-TOF-MS andgaschromatographic mass spectrometry(GCMS).In this study,we plan to analyze this 23 different metabolin through bioinformatics way to find out the key enzyme in disparity metabolic pathway,then regulate the gene expression of the key enzyme through molecular biology technology.In the same time, we plan to identificate the key metabolin and it cellular signal transduction pathway in the AIPC transition process of LNCaP, by deteceting the cell invasiveness and the target metabolin level after cell transfection and siRNA-mediated interference. In this topic, it maybe could to realize the key metabolin in the LNCaP cell convert to AIPC precess and offer further experiment foundation for AIPC development mechanisms study.

前列腺癌是男性泌尿系最常见肿瘤之一，经内分泌治疗后易转化为雄激素非依赖性前列腺癌(AIPC)，给临床治疗带来困难，其转化机制已成为目前研究热点。本课题组前期研究以本实验室成功诱导培养的两株AIPC细胞株（实验组）和雄激素依赖性前列腺癌细胞株LNCaP（对照组）为研究对象，采用超高相液相色谱飞行质谱和气相色谱质谱技术对细胞内和培养上清液的代谢物进行检测，发现并鉴定了23种候选差异代谢物。本课题组拟进一步通过生物信息学数据库对部分候选差异代谢物进行分析，寻找候选差异代谢物的代谢途径中关键酶；采用分子生物学技术调节关键酶基因的表达，通过检测细胞侵袭力和靶代谢物水平等指标的变化，鉴定AIPC转变过程中功能性代谢物并分析其信号传导途径。本课题研究有望发现AIPC转化过程中关键性的代谢物质及其细胞信号通路，为进一步深入研究AIPC发生机制提供实验基础。

项目的背景：前列腺癌是男性泌尿系最常见肿瘤之一，经内分泌治疗后易转化为雄激素非依赖性前列腺癌(AIPC)，给临床治疗带来困难，其转化机制已成为目前研究热点。主要研究内容：本课题组前期研究以本实验室成功诱导培养的两株AIPC细胞株（AI和AI+F）和雄激素依赖性前列腺癌细胞株LNCaP为研究对象，发现并鉴定了23种候选差异代谢物。本次研究通过生物信息学数据库从差异代谢物中筛选出溶血磷脂酰胆碱（LPC）和鞘氨醇等作为差异代谢标志物，从其代谢途径出发设计酶mRNA检测阵列，筛选发生异常改变的代谢途径。随后利用基因芯片对前列腺癌细胞AIPC转化前后的长链非编码RNA(LncRNA)进行了分析，并结合临床病例探讨LncRNA在前列腺癌的发生和雄激素非依赖性转化中的作用。最后，通过转染慢病毒对筛选出的20个基因的表达进行干扰，探讨相应基因在AIPC转化中的作用。重要结果：(1).已建立前列腺癌细胞AIPC转变过程的代谢指纹图谱库；(2).已筛选出前列腺癌细胞AIPC转化前后的差异代谢产物;(3).初步确立部分差异代谢物的代谢途径、相关的酶和信号通路：(a).LPC代谢信号通路，(b).雄激素代谢信号通路。关键数据：相对于前列腺癌细胞LNCaP，雄激素非依赖的AI细胞和AI+F 细胞的PLD1 mRNA 升高了 259 至410倍(AI: AI+F=410.41:259.32),AKT mRNA表达升高(AI: AI+F=99.35:11.36)。另一方面，胆固醇代谢酶和合成的限速酶 mRNA 比如OATP1B3 (AI:AI+F =19.08:14.34)等表达增加，而且雄激素的合成酶类mRNA如CYP17A1(AI:AI+F=28.59:4.32)等以及AR (AI: AI+F=39.18:36.56)表达增加。当实施慢病毒感染对PLD1 mRNA，Lnc RNA PCA3、，Lnc RNA PRNCR1的表达进行干扰后，AIPC转化后的LNCaP细胞生长速率出现约30&-40%的下调。科学意义：本课题研究初步解释了前列腺癌细胞LNCaP细胞株在无雄激素环境发生AIPC转化的机理。LNCaP细胞株通过加强胆固醇的摄取和雄激素合成酶的表达，合成了自身生存所需的雄激素，并通过增加雄激素受体的表达对有限的雄激素加以充分的利用，获得了在无雄激素环境下生存的能力。