IL-6/Gankyrin调节胆管癌Warburg效应促进其生长及转移的机制研究

The last decade has seen a huge growth in interest in tumor metabolism. Tumors show various metabolic anomalies but the oldest and best known, and possibly the most central to tumor proliferation, is that originally described by Otto Warburg in the 1920s. Now termed the 'Warburg effect', the unusually high rate of glycolysis and lactate production in tumors in the presence of oxygen led Warburg to speculate that aberrant metabolism could be the cause of many cancers. However, the influences of Warburg on cholangiocarcinoma (CCA) are still unknown. Gankyrin (also called p28 or PSMD10) is an oncoprotein commonly overexpressed in many kinds of cancers. Our previous study suggested that Gankyrin is crucial for CCA carcinogenesis and metastasis by activating IL-6/STAT3 signaling pathway through down-regulating Rb protein. However, whether IL-6/Gankyrin/Rb could affect warburg effect in CCA is still known. Our preliminary data suggested that Gankyrin could upregulate pyruvate kinase M2 (PKM2) and increase glycolysis in CCA cells. According to the above, the current project proposes the supposition that IL-6/Gankyrin could activate PKM2 to promote CCA carcinogenesis and metastasis. To verify this hypothesis, we will perform experiments using the methods of immunohistochemical, PCR, lentivirus, glucose uptake etc. to investigate the influences of Warburg effect on CCA and the role of IL-6/Gankyrin in the process. The project will provide new therapeutic targets and interventions for CCA from the perspective of Warburg effects and IL-6/Gankyrin/Rb/IL-6 signaling.

Warburg效应是肿瘤细胞能量代谢的重要特征，但其对胆管癌生长与转移的影响及机制尚不清楚。Gankyrin是一个在肿瘤发生发展中起重要作用的癌基因，我们前期研究发现Gankyrin/Rb/IL-6正反馈环路可促进胆管癌的生长与转移，但其能否影响胆管癌的糖酵解水平尚不明确。项目组预实验结果发现Gankyrin可以上调丙酮酸激酶M2（PKM2）并升高胆管癌糖酵解水平，但机制尚有待探讨。为此，我们提出IL-6/Gankyrin可以通过上调PKM2增强Warburg效应进而促进胆管癌生长及转移的假设，并将应用胆管癌细胞系与动物皮下、原位及转移模型为平台，采用免疫组化、PCR、慢病毒感染、葡萄糖吸收、乳酸水平及氧消耗检测等手段，从分子、细胞及动物水平多层面研究IL-6/Gankyrin/PKM2信号在胆管癌Warburg效应及生长与转移中的作用机制，率先从代谢角度为胆管癌的治疗提供新的思路与借鉴。

Gankyrin是近年来新发现的癌基因，其翻译产物Gankryin蛋白陆续发现在胰腺癌、结肠癌、乳腺癌、胃癌以及肝癌等多种肿瘤组织中高表达并与肿瘤恶性程度密切相关。Gankyrin作为一种原癌基因已经被诸多研究证实。因为Gankyrin具有如此重要的作用，其相关研究也引起了国内学者的广泛关注，如王红阳院士的研究团队率先阐明了其在肝癌发生及转移中的各种重要作用。我们在国际上率先报道了Gankyrin在胆管癌生长及转移中的作用，但目前其对肿瘤能量代谢重编程的影响以及作用机制尚没有研究报道。在本项目中，我们重点研究了Gankyrin对肿瘤能量代谢的影响及分子机制，具体有如下几方面的内容：Gankyrin对糖酵解、谷氨酰胺代谢以及相关基因表达水平的影响；研究了Gankyrin激活β-catenin信号通路增加c-Myc的表达进而促进肿瘤发生以及转移的作用及机制；研究了c-Myc在Gankyrin对肿瘤发生、转移和耐药促进作用中的机制；研究了c-Myc抑制剂与索拉非尼或瑞格非尼对肝癌PDX（尤其是高表达Gankyrin的）模型的抑制作用；验证了联合检测Gankyrin和β-catenin的表达水平对HCC患者预后的影响。我们的研究结果证明Gankyrin可以增强HCC糖酵解水平并升高糖酵解相关酶类和转运蛋白GLUT1、HK2、PKM2和LDHA的表达水平；Gankyrin对谷氨酰胺分解代谢有明显的促进作用并能上调ASCT2和GLS1的表达。在机制层面，我们研究表明c-Myc介导Gankyrin对糖酵解和谷氨酰胺分解代谢的促进作用，Gankyrin通过激活β-catenin信号通路增加c-Myc的表达。Gankyrin可以通过上调HuR升高β-catenin的mRNA及蛋白水平。我们进一步研究发现通过抑制c-Myc可消除Gankyrin对肿瘤发生、转移和耐药的促进作用，c-Myc抑制剂与索拉非尼或瑞格非尼对高表达Gankyrin的肝癌PDX有明显的协同抑制作用。同时我们的研究表明联合检测Gankyrin和β-catenin的表达水平能更好的预测HCC患者的预后。综上，我们的研究证明Gankyrin可以通过激活β-catenin/c-Myc增强糖酵解及谷氨酰胺代谢水平进而促进肿瘤发生、转移以及耐药，而干预c-Myc或者能量代谢可能是Gankyrin高表达肿瘤的一种理想治疗策略。