胶质瘤IDH突变对乙酰辅酶A相关代谢的影响

In order to study the effects on cell metabolism from mutant IDH in glioma， IDH1/2 R132 mutation analysis will be performed by liquid chromatography - mass spectrometry (LC-MS) for glioma tissues. Then, LC-MS, gas chromatography - mass spectrometry and capillary electrophoresis - mass spectrometry will be employed to quantify metabolites involved in glycolysis, TCA cycle, PPP, urea cycle, nucleotides, amino acids and fatty acids metabolism in view of metabolomics. Metabolites severely affected by IDH mutation will be defined. Subsequently, U251 constructs with R132H mutation will be cultured under normoxia and hypoxia conditions. Their transcriptome will be analyzed by using DGE. Simultaneously, metabolomics analysis will be performed to quantify the acetyl CoA related metabolites. The aim is to elucidate the relationship of significantly changed metabolites, acetyl CoA, 4 oncometabolites and hypoxia induciable factors (HIFs), especially the stability and degradation of HIFs. Effects on U251 R132H growth, apoptosis, invasion and relevant biological traits will be evaluated through perturbating the identified significantly changed metabolites by IDH mutation. The purpose is to functionally elucidate the mechanism of IDH affected metabolites in oncogenesis and to provide a holistic view of effects from mutant IDH on the glioma metabolism.

为系统研究IDH 突变对胶质瘤细胞主要代谢过程和代谢物的影响，项目将使用液相色谱-质谱技术，分析胶质瘤组织内IDH1/2 的R132 位点突变情况；再利用各种色谱-质谱联用技术对以乙酰辅酶A 为核心的糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径、尿素循环、核苷、氨基酸和脂肪酸等胞内主要代谢过程代谢物进行定量分析，阐明乙酰辅酶A相关主要代谢途径中代谢物的量与R132 位点突变和肿瘤病理分级之间的关系；从中筛选出受突变影响最显著的代谢物；构造IDH1(R132H)突变细胞，在不同氧供条件下进行数字基因表达谱分析和定量代谢组学分析，验证组织代谢组学分析的发现，阐明最显著变化代谢物对乙酰辅酶A 代谢及与缺氧诱导因子（HIF）表达程度、稳定性和降解的关系；干预筛选到的显著变化代谢物的胞内浓度，研究其对肿瘤细胞侵袭性、生长、抗凋亡特性等恶性生物学行为的影响，揭示IDH突变引起的代谢物变化在胶质瘤发生发展中的作用。

研究证实IDH突变及其产物2-HG促进胶质瘤等的发生发展，但临床统计也表明IDH突变的胶质瘤患者预后好于非突变患者，这一现象说明单纯的IDH突变并不能解释所有胶质瘤的恶性生物学特征。鉴于代谢重编程在肿瘤发生过程中发挥重要作用，本项目拟利用代谢组学技术从代谢物水平系统地研究IDH突变与非突变胶质瘤的代谢异常，预期揭示肿瘤异常代谢表型背后的可能机制。.针对胶质瘤恶性及IDH1突变相关的代谢重调进行系统研究，发现了亚牛磺酸与组织分级密切相关，并通过活化缺氧信号来促进胶质瘤的发生发展；发现IDH1突变胶质瘤中核苷酸和尿素循环显著上调，而IDH1突变细胞中低表达的PRPS2介导更敏感的嘌呤嘧啶失衡。针对不同的代谢靶点，分别运用牛磺酸，AICAR和VC组合干预及雷公藤甲素等，可以在体内水平抑制肿瘤的增殖表型，为恶性胶质瘤及IDH1突变胶质瘤的干预和治疗提供了新的思路。同时也发现IDH1突变胶质瘤中存在脂代谢重调，其中ACSL家族可能发挥重要调节作用，可望成为后续研究的重要靶点。应本项目研究需要，针对脂代谢相关的酰基coA和酰基肉碱等，我们也开发了先进的全面检测和深度覆盖方法。相关工作结果在国际会议上交流了6次，已发表SCI收录论文10篇，申请发明专利3项，申请软件著作权1项。本项目研究进一步证实肿瘤通过代谢重编程满足自身快速增殖或侵袭的需要，利用肿瘤细胞中独特的代谢特征作为靶点，并寻找相应的药物治疗有望成为治疗癌症的一种有效途径。