基于自主研发的代谢型PCR芯片和代谢组学筛选的biomarkers在非霍奇金淋巴瘤个体化诊疗中的应用

Non Hodgkin's lymphoma (NHL) is derived from hematopoietic lymphoid tissue and has heterogeneity. At present, the diagnosis of NHL is mainly based on the histopathological results, but this does not reflect the tumor burden, invasion, infiltration and treatment response. Therefore, some biomarkers play an important role in the early diagnosis of lymphoma, monitoring the treatment, therapeutic effect, prognosis and predictor of relapse. Warburg effect showed tumor tissue metabolism significantly enhanced. Therefore, based on metabolism to evaluate the therapeutic effect of NHL and prognosis has important clinical value. This project begins with the cells as the research model, according to the metabolic characteristics classify cell lines into different types. By prepared PCR array and metabolomics, we can screen out the biomarkers 1 and biomarkers 2, for classification and prediction of drug resistance respectively. Then，the prepared PCR array detect the clinical tumor samples, based on the biomarkers to classify and predict drug resistance. Finally, according to clinical treatment and outcome, we can obtain the relativity between tumor metabolic type and prognosis, recurrence. The biomarkers (prepared PCR array) may an extremely powerful tool used to diagnosis, monitor progress and prognosis cancer, and ultimately use them to build the evidence base needed to guide clinical practice.

非霍奇金淋巴瘤(NHL)是来源于造血淋巴组织、异质性非常强的一类肿瘤。目前NHL的诊断主要依据组织病理学结果，而此并不能反映肿瘤负荷、侵袭能力和浸润程度以及治疗的反应等。所以，biomarker在淋巴瘤的早期诊断、监测治疗、疗效评价、预后和预测复发中有着重要的意义。Warburg效应指出肿瘤组织的代谢明显增强。因此从代谢角度发现biomarker，研究其在NHL治疗中作用具有重要临床价值。本课题拟首先以细胞株作为研究模型，按照其代谢特性分为不同的代谢类型。采用自主制备的PCR芯片和代谢组学筛选出能够代表各个代谢类型的biomarkers 1及耐药的biomarkers 2。应用PCR芯片检测临床肿瘤样品并依据biomarker将其分类、预测是否耐药。根据临床治疗方案和预后，得到肿瘤代谢类型与治疗方案预后、复发的相关性及耐药性预测的准确性。该研究成果有望为更有效的用药方案提供参考依据。

针对肿瘤细胞代谢异常改变这一重要特征，即：肿瘤细胞即使在供氧充足情况下，线粒体功能发生缺陷与三羧酸循环代谢改变导致氧化还原代谢失调，从而通过糖酵解途径大量吸收葡萄糖产生能量，满足快速生长需求（Warburg效应），从肿瘤代谢角度探索肿瘤细胞与正常细胞异常分子，进一步针对该靶点进行特异性精准干预是肿瘤研究领域的重大科学问题。因此本文自主制备包含代谢通路的PCR array，用于筛查和发现异常表达的代谢基因。进一步对该异常基因的功能研究，探讨是否能作为有效的干预靶点从而实现肿瘤的精准治疗。本研究主要内容为：1. 自主制备的代谢型PCR Array包含有168个代谢通路的基因，且该芯片重复性好、灵敏度高，操作简便，结果可靠，成本低廉。2. 采用制备的代谢型PCR Array对研究模型索拉菲尼耐药的白血病细胞株MV4-11/ MV4-11-R检测，发现耐药株中异常高表达代谢基因TrxR3。采用RT-qPCR及western blot验证耐药株中TrxR3 mRNA及蛋白水平，结果显示均显著上调。3. 进一步研究发现：在索拉菲尼耐药株中仅线粒体中TrxR3上调，细胞质中TrxR3无明显变化。这一特性在索拉菲尼耐药的肝癌细胞中也得到验证。4．深入探讨耐药机制：一方面，线粒体中TrxR3升高使线粒体功能障碍从而代偿性上调糖酵解，促进耐药。另一方面，线粒体中TrxR3升高进一步促使线粒体中硫氧还蛋白TXN2从氧化态转变为还原态，从而增加线粒体膜表面抗凋亡蛋白的稳定性及表达，最终抵抗索拉菲尼诱导凋亡发生。5．含金化合物Auranofin，作为一类口服的治疗类风湿性关节炎的临床药物可以有效抑制TrxRs活性，本研究证实其体内外均可以有效杀死及抑制索拉菲尼耐药肿瘤的生长。