瑞格菲尼诱导胶质母细胞瘤细胞自噬的分子机制和生物学功能研究

Glioblastoma is the most common brain cancer which causes global health burden. Our preliminary work showed regorafenib could significantly inhibit glioblastoma cell growth. In addition, we demonstrated that regorafenib could stimulate autophagy in glioblastoma cells. Proteomics data suggest that Regorafenib caused aberrant expression of PSAT1 (phosphoserine aminotransferase 1), which is a rate-limiting enzyme in serine biosynthesis. In this project, we will clarify the molecular mechanisms underlying regorafenib-induced autophagy through regulating PSAT1 in glioblastoma cells. Moreover, we will evaluate the biological role of autophagy in regorafenib-inhibited glioblastoma both in vitro and in vivo. Our study will provide new insight into the cellular response mechanism of glioblastoma against chemotherapy, and pave the road for development of potential drugs or therapeutic strategies in glioblastoma treatment.

胶质母细胞瘤是临床最常见的恶性脑肿瘤，严重危害人类身体健康。在前期研究中，我们发现抗肿瘤药物瑞格菲尼对胶质母细胞瘤具有显著的抗肿瘤活性。进一步研究表明瑞格菲尼诱导胶质母细胞瘤细胞发生自噬。运用蛋白质组学技术结合生物信息学分析，我们发现瑞格菲尼可导致丝氨酸生物合成限速酶PSAT1表达异常。在此基础上，本项目拟阐明瑞格菲尼通过调控PSAT1激活胶质母细胞瘤细胞自噬的分子机制和信号调控网络，通过体内外实验明确自噬在瑞格菲尼抗胶质母细胞瘤中的生物学功能，评价干预自噬对瑞格菲尼抗胶质母细胞瘤效果的影响。本项目的实施有助于进一步阐明胶质母细胞瘤应对化疗的分子应答机制，为开发胶质母细胞瘤潜在治疗药物以及探寻新型治疗策略提供新思路。

多形性成胶质细胞瘤（以下简称胶质瘤）是一种常见的成人神经系统肿瘤，具有浸润性强、易复发等特点。尽管随着现代科技的进步已经形成以手术切除为主、放疗和替莫唑胺化疗为辅的治疗方案，胶质瘤患者的预后仍然很差。此外，在运用临床一线用药替莫唑胺治疗后，几乎所有的胶质瘤患者均会发生复发，复发后基本没有可选择的药物。因此，寻找新的治疗策略及治疗靶点对胶质瘤的临床治疗有重大意义。本研究以多种胶质瘤细胞与正常胶质细胞为细胞模型，以斑马鱼原位胶质瘤模型、裸鼠皮下瘤模型、小鼠原位胶质瘤模型为体内模型，同时辅以80例临床组织芯片回归临床验证，明确了瑞格菲尼的抗胶质瘤活性及其分子机制。我们发现瑞格菲尼可通过不依赖于凋亡的方式抑制胶质瘤细胞的生长和增殖。进一步研究表明，瑞格菲尼处理在体内外均可促进胶质瘤细胞内自噬体累积，且自噬体的积累是瑞格菲尼发挥其抗胶质瘤活性的关键。机制研究表明，瑞格菲尼可通过直接结合并稳定PSAT1激活AMPK信号通路，并同时抑制自噬体、溶酶体融合的关键蛋白RAB11A的表达，最终导致自噬体累积。瑞格菲尼发挥其抗肿瘤活性依赖于PSAT1蛋白水平的上调，且PSAT1的蛋白水平与胶质瘤的发生发展呈负相关性。此外，我们还发现瑞格菲尼在替莫唑胺耐药的胶质瘤细胞中抗肿瘤效果依然显著，提示瑞格菲尼可用于替莫唑胺耐药的胶质瘤的治疗。综上所述，我们的发现为阐明“自噬阻滞”（Autophagy arrest）在胶质瘤治疗中的作用提供了新证据，并为瑞格菲尼在多形性成胶质细胞瘤的临床应用奠定了理论基础。