Reducing serine biosynthesis and utilization as a novel approach for colon cancer prevention

减少丝氨酸生物合成和利用作为预防结肠癌的新方法

基本信息

  • 批准号:
    10115638
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-02-01 至 2022-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT My ongoing work has focused on investigating the role of gut luminal and host metabolites in gastrointestinal neoplasia with a focus on prevention. One such study using the azoxymethane-induced mouse colon tumor model, demonstrated that targeted metabolite profiling of feces can non-invasively inform on the presence of colon adenomas. Metabolomic analysis of tumor tissue also revealed aberrant metabolism including increased serine biosynthesis. Other work has focused on the interplay between luminal and host metabolism using the APCMin/+ mouse model of intestinal tumorigenesis. In this study, I demonstrated that administration of the chemopreventive agent celecoxib shifted the gut luminal microbiota and metabolome in association with reducing intestinal stem cell proliferation and polyp burden. These findings indicate an important interplay between luminal changes and the host epithelium. In light of these findings I have been carrying out a study focused on the role of the non-essential amino acid serine in colon neoplasia. This work demonstrates that status of the tumor suppressor gene APC, loss of which is an early event in colorectal cancer (CRC) development, controls serine biosynthesis and downstream one-carbon metabolism. Moreover, I showed that the serine biosynthetic enzyme PSAT1 is elevated in multiple stages of human colon neoplasia and its high expression is correlated with poor outcome in CRC. Importantly, I've shown that deletion of PSAT1 reduces CRC cell proliferation, an effect that is accentuated by removal of exogenous serine. The studies that will be executed as part of this K22 award are a natural extension of the work described above and will directly test whether serine supports colon tumor development and growth. To test this I will utilize a novel mouse model in which PSAT1 can be knocked down. Mechanistic in vitro work will be carried out using intestinal organoids and cell culture systems to evaluate how serine utilization supports neoplastic cell proliferation. Lastly, in light of the known metabolic plasticity of neoplastic cells, I will determine whether targeting both endogenous and exogenous serine synergistically reduces colon tumor burden. Taken together, this work has the potential to reveal a novel pathway important for CRC. Beyond the scope of this award, studies will be carried out to evaluate whether this pathway is a viable target for CRC treatment and potentially other cancers. Importantly, this award will be key for enabling me to establish an independent career in cancer research.
抽象的 我正在进行的工作重点是研究肠道和宿主代谢物在 胃肠道肿瘤侧重于预防。一项使用二甲烷诱导的小鼠的研究 结肠肿瘤模型表明,靶向粪便的代谢物分析可以无创地告知 结肠腺瘤的存在。肿瘤组织的代谢组分析还显示出异常的代谢 包括增加的丝氨酸生物合成。其他工作重点是腔与宿主之间的相互作用 使用肠道肿瘤发生的APCMIN/+小鼠模型的代谢。在这项研究中,我证明了 化学预防剂塞来昔布的给药改变了肠道腔菌群和代谢组 与减少肠道干细胞增殖和息肉负担的关联。这些发现表明 管腔变化与宿主上皮之间的重要相互作用。鉴于这些发现我已经 进行一项研究,重点是非必需氨基酸丝氨酸在结肠肿瘤中的作用。这项工作 证明肿瘤抑制基因APC的状态,其中损失是结直肠癌的早期事件 癌症(CRC)发育,控制丝氨酸生物合成和下游一碳代谢。而且,我 表明丝氨酸生物合成酶PSAT1在人类肿瘤的多个阶段升高 它的高表达与CRC的结果不佳相关。重要的是,我已经证明了PSAT1的删除 减少了CRC细胞增殖,这种作用通过去除外源丝氨酸而突出。 将作为该K22奖的一部分进行的研究是工作的自然扩展 上述描述,并将直接测试丝氨酸是否支持结肠肿瘤的发育和生长。测试 我将利用一种新型的鼠标模型,其中PSAT1可以被击倒。体外工作的机理将是 使用肠道器官和细胞培养系统进行的,以评估丝氨酸的利用方式 肿瘤细胞增殖。最后,鉴于已知的肿瘤细胞的代谢可塑性,我将确定 靶向内源性丝氨酸和外源丝氨酸是否协同降低结肠肿瘤负担。拍摄 这项工作共同揭示了对CRC重要的新型途径。超越了这个范围 奖励,将进行研究以评估该途径是否是CRC治疗和 潜在的其他癌症。重要的是,该奖项将是使我能够建立独立的关键 癌症研究职业。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Induction of colitis-associated neoplasia in mice using azoxymethane and dextran sodium sulfate.
使用氧化偶氮甲烷和葡聚糖硫酸钠诱导小鼠结肠炎相关肿瘤。
  • DOI:
    10.1016/bs.mcb.2020.09.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Montrose,DavidC;Makino,Tomoki;Basu,Srijani;Ito,Naotake;Dannenberg,AndrewJ
  • 通讯作者:
    Dannenberg,AndrewJ
Exogenous and Endogenous Sources of Serine Contribute to Colon Cancer Metabolism, Growth, and Resistance to 5-Fluorouracil.
  • DOI:
    10.1158/0008-5472.can-20-1541
  • 发表时间:
    2021-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Montrose DC;Saha S;Foronda M;McNally EM;Chen J;Zhou XK;Ha T;Krumsiek J;Buyukozkan M;Verma A;Elemento O;Yantiss RK;Chen Q;Gross SS;Galluzzi L;Dow LE;Dannenberg AJ
  • 通讯作者:
    Dannenberg AJ
Emergent impact of lifestyle on tumor progression and response to therapy.
生活方式对肿瘤进展和治疗反应的新兴影响。
Modifying dietary amino acids in cancer patients.
改变癌症患者的膳食氨基酸。
Targeting Serine in Cancer: Is Two Better Than One?
  • DOI:
    10.1016/j.trecan.2021.06.004
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    18.4
  • 作者:
    Buqué A;Galluzzi L;Montrose DC
  • 通讯作者:
    Montrose DC
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  • 资助金额:
    $ 22.95万
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