Metabolic Regulation of Glioblastoma Epitranscriptomics

胶质母细胞瘤表观转录组学的代谢调控

基本信息

项目摘要

ABSTRACT Glioblastomas rank among the most lethal of all human cancers. Current standard-of-care therapy for patients afflicted with glioblastoma offers only palliation. Treatment failure derives from numerous causes, including the presence of stem-like tumor cells, called glioblastoma stem cells (GSCs). GSCs contribute to radioresistance, chemoresistance, invasion, immune escape, and angiogenesis. Previously, we reported that critical nodes in methyl donor metabolism and methyl utilization ranked among the most consistently overexpressed pathways in glioblastoma relative to normal brain. Targeting methyl donor metabolism expression reduced cellular proliferation, self-renewal, and in vivo tumor growth of GSCs. Thus, methyl donor metabolism is a promising GSC-specific therapeutic target in glioblastoma that would result in disrupting oncogenic DNA hypomethylation. In preliminary studies, we have extended our efforts to bridge metabolic reprogramming in glioblastoma with maintenance of stemness through regulation of epitranscriptomics to identify metabolic and molecular targets that are preferentially active in GSCs. Leveraging a combination of genetic and pharmacologic inhibitors, we have identified key regulators that manifests as altered epitranscriptomic methylation events to maintain GSCs. In the proposed studies, we will interrogate the functional contributions of selected metabolic enzymes in oncogenic metabolite production and reprogramming of the tumor cell state to maintain stemness. We will investigate the metabolic control of cell state through the metabolites generated or lost in GSCs and then define the specific molecular regulators responsible, including a focus on stemness mediators. In preliminary studies, we find that altered metabolism in GSCs induces alterations in the post-transcriptional regulation of mRNAs that shift the RNA profiles towards a stem-like state. We now seek to understand the metabolic and epitranscriptional regulator underlying these observations to determine the molecular regulation of highly malignant tumor cell populations and support the development of better therapeutic interventions. Moreover, epitranscriptomics may serve as a pharmacodynamic measure of selected targeted therapeutics and that target metabolically regulated epigenetic modulators. To translate these efforts into proof-of-principle novel preclinical paradigms, we are using agents that target metabolic targets and epitranscriptomics. These small molecule inhibitors can potentially be combined with other therapies to create therapeutic paradigms for glioblastoma. To generate the most effective therapeutic model, we will interrogate the preclinical utility of novel targeted therapies that disrupt the metabolic and epigenetic reprogramming with potential to accentuate the efficacy of conventional therapy. Collectively, the proposed studies will lay the foundation for improved understanding of metabolic reprogramming in cancer stem cell biology with possible translation to improved oncologic care.
抽象的 胶质母细胞瘤是所有人类癌症中最致命的一种。目前的标准护理治疗 患有胶质母细胞瘤的患者只能起到缓解作用。治疗失败的原因有很多, 包括干细胞样肿瘤细胞的存在,称为胶质母细胞瘤干细胞(GSC)。 GSC 有助于 放射抗性、化学抗性、侵袭、免疫逃逸和血管生成。此前,我们曾报道过 甲基供体代谢和甲基利用的关键节点排名最一致 相对于正常大脑,胶质母细胞瘤中过度表达的通路。靶向甲基供体代谢 表达降低了 GSC 的细胞增殖、自我更新和体内肿瘤生长。因此,甲基供体 代谢是胶质母细胞瘤中一个有前途的 GSC 特异性治疗靶点,它会导致破坏 致癌DNA低甲基化。在初步研究中,我们扩大了努力以桥接代谢 胶质母细胞瘤中的重编程通过表观转录组学的调节来维持干性 识别 GSC 中优先活跃的代谢和分子靶标。综合利用 遗传和药物抑制剂,我们已经确定了关键的调节因子,这些调节因子表现为改变 表观转录组甲基化事件以维持 GSC。 在拟议的研究中,我们将探讨选定的代谢酶在 致癌代谢物的产生和肿瘤细胞状态的重新编程以维持干性。我们将 通过 GSC 中产生或丢失的代谢物研究细胞状态的代谢控制,然后 定义负责的具体分子调节因子,包括关注干性调节因子。在初步 研究中,我们发现 GSC 代谢的改变会导致转录后调控的改变 将 RNA 谱转变为茎状状态的 mRNA。我们现在寻求了解新陈代谢和 表观转录调节剂是这些观察结果的基础,以确定高度的分子调节 恶性肿瘤细胞群并支持开发更好的治疗干预措施。而且, 表观转录组学可以作为选定靶向治疗药物的药效学测量,并且 靶向代谢调节的表观遗传调节剂。 为了将这些努力转化为原理验证的新型临床前范例,我们正在使用针对 代谢目标和表观转录组学。这些小分子抑制剂有可能与 其他疗法为胶质母细胞瘤创造治疗范例。产生最有效的治疗 模型中,我们将探讨破坏代谢和代谢的新型靶向疗法的临床前效用。 表观遗传重编程有可能增强传统疗法的疗效。总的来说, 拟议的研究将为加深对癌症代谢重编程的理解奠定基础 干细胞生物学可能转化为改善肿瘤护理。

项目成果

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