以ASCT2和P5CS为靶点的ATP响应型纳米药物传递系统的构建及在胶质瘤治疗中的评价

Metabolic abnormality is one of the important characteristics of tumors. As glutamate is abundant and functional in central nervous system, the metabolism of glutamate plays an important role in the occurrence and development of gliomas. Therefore, glutamate metabolism can be a target for glioma treatment. Glutamate mainly comes from glutamine. The influx of glutamine is mediated by ASCT2 transporter. Besides, cells can syntheze glutamate by itself. Thus, targeting glutamateinflux and metabolic enzyme is a key point to inhibit glutamate metabolism. P5CS is an important enzyme for transforming glutamate to proline to promote collagen synthesis and signal transduction. In our study, ASCT2 and P5CS are selected as targets of glutamate metabolism. Further, high selective RNAi drug for ASCT2 and inhibitor for P5CS are screened. Finally, RNAi drug and inhibitor are loaded into ATP responsive nanoparticular drug delivery system for glioma therapy. It is respected that the research will provide a new strategy for glioma treatment.

代谢异常是肿瘤重要特征之一，谷氨酸作为中枢神经系统含量高，作用广泛的氨基酸，其代谢对于胶质瘤的发生、发展具有重要作用，因此，靶向谷氨酸代谢可作为胶质瘤治疗的新手段。谷氨酸来源主要通过ASCT2转运体将谷氨酰胺转运入胞进一步代谢为谷氨酸，此外，细胞也可以自身合成谷氨酸，因此靶向谷氨酸的来源及代谢酶是抑制谷氨酸代谢的关键节点。吡咯啉-羧酸合成酶（P5CS）是谷氨酸参与氨基酸代谢的重要酶，可以促进谷氨酸转变为脯氨酸，进一步促进胶原蛋白合成及信号转导。本研究拟以ASCT2和P5CS为谷氨酸代谢的靶点，筛选特异性RNAi类药物和小分子抑制剂，构建小分子抑制剂-基因共载ATP响应型纳米药物传递系统，评价该系统对胶质瘤治疗的有效性和安全性。预期研究成果有望为胶质瘤的治疗提供新策略。

谷氨酰胺代谢在肿瘤的发生发展中起重要作用，研究发现，一些肿瘤对谷氨酰胺的“成瘾性”显著增加，表现为剥夺谷氨酰胺后对其增殖及克隆形成能力下降，导致肿瘤细胞无法正常生长。在谷氨酰胺代谢通路上，ASCT2转运体负责谷氨酰胺转运入胞，ALDH18A1是谷氨酸转变为脯氨酸的代谢酶。在前期研究中，已经筛选出ALDH18A1的有效抑制剂YG1702，并在神经母细胞瘤中验证了其抑瘤活性。项目原设计思路共载ASCT2 RNAi类药物和YG1702，但是实验发现，强负电荷的YG1702和siRNA共载后不利于小分子在阳离子纳米载体中的稳定性。GLS是谷氨酰胺转变为谷氨酸的第一步关键酶，小分子抑制剂CB839也已经完成了部分实体瘤的临床研究，后续思路设计为联合给予GLS和ALDH18A1抑制剂用于谷氨酰胺依赖型结直肠癌的治疗可能是更好的策略。实验发现，结直肠癌细胞中HT29对谷氨酰胺（GLN）尤其依赖，并且YG1702和CB839对HT29的抑制效率有显著联合作用，在克隆形成及增殖效应影响方面也有联合作用，谷氨酰胺和谷氨酸的额外添加能够削弱联合给药作用，联合使用两者影响了mTOR蛋白水平。该联合作用可能为谷氨酰胺依赖性结直肠癌提供治疗新策略。在确定YG1702和CB839的联合促进作用后，后期可将二者联合载入纳米载体中，提高药物溶解度，增加靶向性。