高等级浆液性卵巢癌（HGSOC）细胞在有限谷氨酰胺或葡萄糖可用性下的代谢研究

2025-01-21 Tue
高分级浆液性卵巢癌（HGSOC）细胞的代谢研究学术背景高分级浆液性卵巢癌（High-Grade Serous Ovarian Carcinoma, HGSOC）是上皮性卵巢癌中最常见且最具侵袭性的亚型。大多数患者在诊断时已处于III期或IV期，5年生存率仅为20%至40%。HGSOC的治疗通常包括手术切除肿瘤，随后进行多轮化疗（如紫杉醇和卡铂），但对于BRCA1/2突变携带者，可能会使用PARP抑制剂。尽管如此，HGSOC的生存率自20世纪70年代以来几乎没有改善。
近年来，研究表明HGSOC的化疗反应与其代谢表型密切相关。特别是，优先进行氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation, OXPHOS）而非有氧糖酵解的HGSOC细胞对化疗的反应更好。然而，此前的研究主要基于HGSOC细胞系，提出了HGSOC细胞存在高OXPHOS和低OXPHOS两种不同代谢表型的假设，并认为这两种表型在葡萄糖和谷氨酰胺剥夺条件下的反应不同。然而，这一假设尚未在原发性HGSOC细胞中得到验证。
因此，本研究旨在通过分离和培养来自HGSOC患者的原代癌细胞，验证这一假设，并探讨HGSOC细胞的代谢灵活性及其对葡萄糖和谷氨酰胺剥夺的反应。
论文来源本论文由Daniela Šimčíková、Dominik Gardáš、Petr Heneberg等作者共同完成，研究团队来自捷克查理大学第三医学院、马萨里克大学等多个研究机构。论文于2024年发表在《Cancer & Metabolism》期刊上，题为《Metabolism of primary high-grade serous ovarian carcinoma (HGSOC) cells under limited glutamine or glucose availability》。
研究流程与结果1. 研究对象的获取与培养研究团队从45名HGSOC患者中分离了原代癌细胞，并从同一患者的卵巢周围组织中分离了非转化的卵巢成纤维细胞作为对照。这些细胞在2D培养条件下培养2至6周，并通过流式细胞术和免疫组化确认其纯度。研究还通过免疫组化分析了内质网应激（ER stress）标志物的表达。
2. 代谢灵活性测试研究团队测试了原代癌细胞在葡萄糖和谷氨酰胺剥夺条件下的代谢灵活性。通过测量细胞外酸化率（ECAR）和氧消耗率（OCR），评估了细胞的糖酵解和氧化磷酸化活性。结果显示，HGSOC细胞并未形成高OXPHOS和低OXPHOS两个明显的群体，而是表现出连续的OXPHOS表型。大多数肿瘤细胞对葡萄糖或谷氨酰胺剥夺的反应较为温和，且与同一患者的非转化卵巢成纤维细胞的反应相关。
3. 基因与蛋白表达分析研究团队分析了14个与代谢途径相关的基因表达，特别是与糖酵解和谷氨酰胺代谢相关的基因。结果显示，肿瘤细胞在无葡萄糖条件下的增殖与脂质转运调节因子FABP4的表达呈正相关，而与HK2和HK1的表达呈负相关。此外，电子传递链（ETC）蛋白的表达与OCR或ECAR的相关性较弱。
4. 内质网应激与自噬研究发现，所有分析的HGSOC肿瘤细胞均表现出高水平的内质网应激标志物（如BIP、PERK、eIF2α等）。通过使用内质网应激诱导剂（如衣霉素）和缓解剂（如TUDCA），研究团队进一步调节了内质网应激水平。结果显示，衣霉素显著增加了肿瘤细胞的自噬，而铜(II)-菲咯啉复合物（C0和C1）并未显著影响BIP水平。
5. 药物敏感性测试研究团队测试了多种代谢调节药物（如二甲双胍、Erastin等）对肿瘤细胞的影响。结果显示，二甲双胍在无葡萄糖条件下显著抑制了肿瘤细胞的增殖，而Erastin则对部分肿瘤细胞具有细胞毒性。此外，研究还发现，脂肪酸氧化抑制剂Etomoxir与谷氨酰胺剥夺具有协同作用，显著降低了肿瘤细胞的ATP水平。
结论与意义本研究否定了此前基于HGSOC细胞系提出的高OXPHOS和低OXPHOS两种代谢表型的假设。研究发现，HGSOC细胞表现出连续的OXPHOS表型，且其代谢灵活性复杂多样。研究还揭示了内质网应激在HGSOC细胞中的重要作用，并提供了多种代谢调节药物的潜在治疗策略。
研究亮点否定经典假设：本研究首次在原发性HGSOC细胞中验证了代谢表型的连续性，否定了此前基于细胞系的高OXPHOS和低OXPHOS二分法假设。
内质网应激的调控：研究发现HGSOC细胞普遍存在高水平的内质网应激，并揭示了衣霉素和TUDCA在调节内质网应激和自噬中的作用。
药物敏感性测试：研究提供了多种代谢调节药物（如二甲双胍、Erastin等）在HGSOC治疗中的潜在应用价值，特别是其在无葡萄糖条件下的显著效果。
研究价值本研究为HGSOC的代谢研究提供了新的视角，揭示了原发性HGSOC细胞的代谢复杂性。研究结果不仅有助于理解HGSOC的代谢机制，还为开发针对代谢途径的个性化治疗方案提供了理论依据。此外，研究还强调了内质网应激在HGSOC中的重要性，为未来的药物开发提供了新的靶点。
其他有价值的信息研究团队还发现，HGSOC细胞的代谢表型与患者的临床参数（如FIGO分期、BRCA1/2突变等）存在一定的相关性。例如，BRCA1突变患者的肿瘤细胞表现出较低的HK1表达，而FIGO分期较高的患者则表现出较低的IDO1和FABP4表达。这些发现为HGSOC的预后评估提供了新的生物标志物。
本研究通过系统的实验设计和详细的数据分析，为HGSOC的代谢研究提供了重要的科学依据，并为未来的临床治疗提供了新的思路。