miR-145靶向调控翻译控制肿瘤蛋白（TCTP）在脱甲氧基姜黄素衍生物（DMC-BH420）抗胶质瘤干细胞中的作用和机制研究

Glioma stem cells (GSCs) are one of the main causes of high recurrence rate and mortality of malignant gliomas, which have no effective treatments.Previous studies by us found that DMC could inhibit the proliferation of GSCs; however,its bioavailability was low and intracranial effect was poor. Therefore, a new type of derivative DMC-BH420 was developed by modifying the DMC structure (Patent Publication No.: 201510180690.8), and the results showed that DMC-BH420 was significantly better than DMC on anti-GSCs. But its mechanism of anti-GSCs was unknown.Our pre-experiment confirmed that DMC-BH420 could induce miR-145 overexpression, inhibit translationally controlled tumor protein (TCTP) expression, and activate Caspase-3 signaling pathway. Meanwhile, we also confirmed that miR-145 targeted regulation of TCTP, and upregulation of TCTP could reverse the inhibitory effect of DMC-BH420 on tumor growth. Thus, we propose that miR-145 targeting the activation of TCTP signaling pathway may be one of the key mechanisms of DMC-BH420 on anti-GSCs.In this project, the applicant will use the methods of molecular biology and orthotopic transplantation tumor model in nude mice to study the biological function and molecular mechanism of DMC-BH420 on anti-GSCs both in vivo and in vitro, and provide theoretical and experimental basis for glioma treatment.

胶质瘤干细胞（GSCs）是恶性胶质瘤高复发率和死亡率主要原因之一，尚无有效治疗方法。申请人前期研究发现脱甲氧基姜黄素（DMC）可抑制GSCs增殖，但其生物利用度低，颅内效应差。为此，申请人通过结构修饰发现其衍生物DMC-BH420（专利公布号：201510180690.8）抗GSCs能力显著优于DMC，但其机制未明。申请人预研究证实DMC-BH420可诱导miR-145过表达，下调翻译控制肿瘤蛋白（TCTP），并激活Caspase-3等；并证明miR-145靶向调控TCTP表达，过表达TCTP可逆转DMC-BH420的抑瘤作用。据此，我们提出miR-145靶向调控TCTP可能是DMC-BH420抗GSCs的核心机制之一。本项目中，申请人将利用分子生物学及裸鼠原位移植瘤模型等方法，重点研究DMC-BH420体内外抗GSCs的作用及其分子机制，为开发其用于治疗胶质瘤提供理论和实验依据。

虽然申请人在国家自然科学基金（81370062）的资助下，成功发现天然植物化合物姜黄色素中的一种重要活性成分DMC具有显著的抗胶质瘤及其干细胞的作用，并且在体外实验和裸鼠皮下移植瘤实验中证明其抑瘤效果优于临床一线抗胶质瘤药物替莫唑胺（TMZ），但由于其生物利用度低，选择性差，透血脑屏障能力差等问题限制了其临床应用于抗颅内胶质瘤。.在本次国家自然科学基金（81772691）项目资助下申请者成功开发并筛选出DMC的一个能透过血脑屏障的有效抗胶质瘤及其干细胞的衍生物，命名为DMC-BH420（简称DMC-BH）。申请者体外实验证实，DMC-BH不仅能有效抑制胶质瘤细胞系SHG44，U251，C6，U87, A172，原代胶质瘤细胞增殖，但对人神经胶质细胞HEB无明显毒性。裸鼠皮下移植瘤实验提示接受DMC-BH（20 mg / kg）治疗的小鼠的肿瘤体积大小显著低于比对照组，与TMZ（20 mg / kg）组相当。Kaplan-Meier曲线所示，对照组，TMZ，DMC和DMC-BH组的中位生存期分别为15、27、19和35天，提示DMC-BH显著延长荷瘤小鼠的中位生存期。进一步，颅内原位移植瘤实验显示与相同浓度的DMC相比，DMC-BH更加明显的抑制了颅内原位移植瘤的生长。而DMC-BH组与其他组相比，裸鼠未出现明显的体重减轻（P> 0.05）。这些结果表明，20 mg / kg DMC-BH除了显着抑制了胶质母细胞瘤的颅内生长外，对裸鼠的毒性也很低。另外，PDTX肿瘤模型结果也证明接受DMC-BH或TMZ的治疗后，在携带多形胶质母细胞瘤（GBM）患者来源的肿瘤的裸鼠中引起明显的肿瘤消退，两者效果无明显差异。深入的机制研究证实DMC-BH抗胶质瘤干细胞的机制是通过活化JNK / ERK信号通路实现的，而抗胶质瘤增殖是通过抑制Akt/mTOR通路实现的。同时，研究者证明miR-145在胶质瘤干细胞中靶向调控TCTP基因表达，以及miR-145-5p 通过TCTP 调节胶质瘤细胞对DMC-BH 的耐药性。.本研究的科学意义在于开发出低毒性并能透过血脑屏障的姜黄素衍生物DMC-BH，并完成其抗肿瘤机制研究。