胰腺癌异质性分析及胰腺星形细胞谷氨酰胺代谢对肿瘤细胞的影响
第一部分胰腺导管腺癌肿瘤内/肿瘤间异质性的多组学分析 背景:胰腺导管腺癌(PDAC)是一种预后极差的恶性肿瘤，当前传统治疗策略均收效甚微，这在一定程度上归因于肿瘤异质性。以往评价PDAC肿瘤异质性的研究主要集中在全外显子组测序的基因组学层面。然而，对于PDAC在不同维度上的多区域样本的肿瘤异质性，目前尚缺乏全面的分析研究。 实验方法:为了全面性地探讨PDAC肿瘤内与肿瘤间异质性，评估异质性在PDAC发病机理，治疗及预后中所发挥的潜在作用。我们分别通过全外显子测序(WES)，转录组测序(RNA-seq)及甲基化DNA免疫沉淀测序(MeDIP-seq)共分析了19个PDAC患者的61个肿瘤区域及相应配对的19个正常对照区域。基因mRNA表达水平的验证是通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)。免疫组织化学(IHC)染色评估基因的蛋白表达水平。 实验结果:从基因组学，转录组学及表观基因组学的角度全面分析后，我们发现肿瘤内异质性是广泛存在的，尽管异质性的程度要小于肿瘤间异质性。基因组学分析发现大多数的肿瘤内异质性可能是由于乘客基因突变而不是驱动基因突变。然而，相当一部分突变的空间与时间性肿瘤内异质性发生于驱动基因，包括主要的PDAC驱动基因KRAS，CDKN2A，和TP53。转录组学分析显示PDAC肿瘤微环境(TME)的肿瘤内异质性高于肿瘤细胞本身。更重要的是，我们发现高的平均拷贝数变异(CNV)负荷与PDAC患者手术后肝转移明显相关(p=0.033)，而染色体16p13.3缺失(p=0.034)，和RAB11FIP3低表达(mRNA:p=0.0188;protein:p=0.0138)患者的总体生存期(OS)均较短，提示这些因素与PDAC较差的预后有显著的相关性。 实验结论:通过多组学全面分析了PDAC的分子异质性及进化轨迹，证实了平均CNV高负荷，染色体16p13.3区域缺失和RAB11FIP3低表达可能是PDAC的潜在预后因子，可能为未来靶向治疗和免疫性治疗的策略制定提供支持。 关键词:胰腺导管腺癌;异质性;多组学分析;多区域检测;肿瘤进化 第二部分胰腺星形细胞谷氨酰胺代谢对胰腺癌化疗耐药的调 节及机制研究 背景:干预肿瘤代谢是恶性肿瘤治疗的有效策略。然而，同一肿瘤在疾病的发生发展过程中代谢特征的改变(代谢重编程)，可以导致异质性的产生，这对开发利用代谢特征的治疗方法提出了挑战。其中，谷氨酰胺代谢在肿瘤的发生发展过程中会明显产生重编程，进一步影响肿瘤细胞的生物学特性。然而，肿瘤微环境(TME)可以通过代谢等方式调节肿瘤细胞的化疗耐药性等生物学特性，第一部分我们也已经证实胰腺导管腺癌(PDAC)的TME异质性程度要大于胰腺肿瘤细胞(PCCs)本身，因此该部分的研究我们聚焦于TME中的主要成分-胰腺星形细胞(PSCs)，探讨PSCs的谷氨酰胺代谢重编程对PCCs的化疗耐药性等生物学特性的调节作用及机制。 实验方法:利用PSCs条件培养基、transwell小室及3D共培养系统研究PSCs谷氨酰胺代谢对PCCs增殖能力及化疗药物敏感性的调节。生物信息学分析筛选PSCs谷氨酰胺代谢通路关键靶点，并通过实时聚合酶链反应、蛋白印记法比较PSCs与PCCs中关键靶点的表达水平，验证特异性。定量实时聚合酶链反应、蛋白印记法及代谢组学检测探索PSCs谷氨酰胺代谢重编程的调控机制。 实验结果:我们发现PCCs对PSCs的谷氨酰胺代谢存在明显依赖性;PSCs谷氨酰胺代谢通路关键靶点-SLClA2的表达水平明显高于PCCs;沉默PSCs的SLClA2表达，PSCs活化水平降低、谷氨酰胺合成酶(GS)的表达水平下调及谷氨酰胺合成减少，影响了谷氨酰胺代谢重编程，进一步降低PCCs的增殖能力及增加PCCs对化疗药物吉西巴滨(Gemcitabine，GEM)的敏感性。 实验结论:SLClA2可以调节PSCs的GS表达水平，影响PSCs的活化水平及谷氨酰胺代谢重编程;进一步，SLClA2通过影响PSCs的旁分泌，对PCCs化疗耐药性起到调节作用。本研究从肿瘤微环境的代谢角度出发，探索PDAC化疗耐药的新机制，为PDAC治疗提供有应用价值的治疗靶点。
胰腺导管腺癌;胰腺星形细胞;谷氨酰胺代谢重编程;化疗耐药;肿瘤间异质性;多组学分析
中国医学科学院北京协和医学院
博士
病理学与病理生理学
梁智勇
2020
中文
R735.9
2021-06-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）