糖酵解限速酶外泌重塑肿瘤微环境促进肝癌进程

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81730070
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    302.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H18.肿瘤学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Metabolic reprogramming is a hallmark of cancer. With the development of hepatocellular carcinoma (HCC), the aerobic glycolysis is enhanced, while gluconeogenesis is repressed. However, whether and how HCC cells could deliver the metabolic reprogramming signal to stromal cells in tumor microenvironment is largely unknown. Tumor-secreted extracellular vesicles (EVs) are critical mediators of intercellular communication between tumor cells and stromal cells in local and distant microenvironments by delivering signal molecules, including proteins, nucleic acids, and lipids. Therefore, tumor-secreted EVs may induce the differentiation of tumor-associated stromal cells (TASCs, such as tumor associated macrophages and carcinoma associated fibroblasts) and consequently remodel the tumor microenvironment, which further promotes tumor cell proliferation and metastasis, as well as induction of peripheral immune tolerance, ultimately boosts the development of cancer. Our preliminary data indicated that Sumoylation of several glycolytic enzymes in HCC cells promoted their excretion via EVs pathway. After uptaken by stromal cells, the EVs evidently induced the aerobic glycolysis of stromal cells and promoted the differentiation of stromal cells into tumor-associated stromal cells, thereby resulting in the remodeling of tumor microenvironment. In this project, we will focus on the following researches: (1) explore the functions and regulatory mechanisms of Sumoylation in controlling the secretion of glycolytic enzymes via EVs; (2) investigate the functions of tumor-secreted EVs-driven glycolytic enzymes on the metabolic reprogramming of stromal cells, so as to elucidate the mechanisms of how HCC cells deliver metabolic reprogramming signal to stromal cells and co-opt these reactive stromal cells’ transition into the tumor-associated stromal cells; (3) analyze the regulatory functions of the cytokines/chemokines secreted by tumor-associated stromal cells on HCC progression, and elucidate the mechanism of how HCC cells remodel tumor microenvironment to form an unique "tumor-stromal cell-tumor" feedback loop; (4) discover the functions of Nur77 in regulating metabolic reprogramming of tumor-associated stromal cells, and elucidate the regulatory role of Nur77 on glycolytic enzymes’ Sumoylation, EVs secretion and release of inflammatory factors, as well as screening the Nur77 targeting lead compounds for HCC therapy; (5) clarify the clinical significance of glycolytic enzymes’ excretion via EVs in HCC, and determine whether glycolytic enzymes in EVs could function as potential clinical diagnostic markers for HCC. Together, our study will not only demonstrate the communications between HCC cells and tumor-associated stromal cells through EVs, which reprograms glucose metabolism of stromal cells, remodels tumor microenvironment and promotes HCC progression, but also indicate the potential functions of glycolytic enzymes in EVs as biomarkers for HCC diagnosis.
肝癌发生发展伴随着肝癌细胞的代谢重编程,如糖异生的抑制和糖酵解的增强。然而,肝癌细胞是否以及如何将重编程信号传递给肿瘤微环境中的基质细胞还不清楚。胞外囊泡是细胞间通讯的重要方式。肿瘤细胞可通过胞外囊泡将蛋白质、核酸等信号分子传递给基质细胞。预实验我们发现肝癌细胞糖代谢酶SUMO化修饰促进其以胞外囊泡形式传递给基质细胞,促进基质细胞糖酵解并分化为肿瘤相关基质细胞,从而重塑肿瘤微环境。据此,我们提出以下研究计划:①SUMO化修饰调控代谢酶外泌的机制;②代谢酶外泌促进肿瘤基质细胞代谢重编程;③肿瘤基质细胞分泌相关细胞因子促进肝癌恶性进程;④Nur77调控肿瘤微环境糖代谢重编程;⑤确定肝癌代谢酶外泌的临床检测指标。通过研究有望阐明肿瘤细胞代谢异常及代谢酶外泌对基质细胞代谢重编程和肿瘤微环境调控的作用机制,及其对肿瘤发生发展的影响,确定可用于肝癌检测的外泌因子,发现能够调控相关节点的先导化合物。

结项摘要

本项目的研究目标是阐明肿瘤细胞代谢异常及外泌对基质细胞代谢重编程和肿瘤微环境的作用机制,及其产生的生物学效应和对肿瘤发生发展的影响,提出能够用于临床检测肝癌的外泌因子,发现能够调控相关节点的先导化合物。经过5年的努力,我们完成上述提出的所有研究内容;发表研究论文3篇(Nature Metabolism; Molecular Cell; PNAS);申请专利3件;积极参加线下/线上学术会议(共16次),并在会上报告研究成果;获福建省自然科学一等奖1项(排名第一)。. 研究成果如下:.(1)发现肝癌细胞中SUMO化修饰促进糖酵解代谢酶PKM2靶向质膜以微囊泡(ectosome)形式外泌,进而通过诱导单核细胞分化成为巨噬细胞促进肝癌进展的新机制。临床肝癌病人的血浆微囊泡PKM2水平明显提高,而健康志愿者血浆中几乎检测不到微囊泡PKM2,表明微囊泡PKM2有望成为一个潜在的肝癌早期诊断标志物(Molecular Cell,2020)。.(2)研究肝星状细胞通过己糖激酶HK1外泌加速肝癌进程的机制和信号通路,阐明了一个未见报道的肝纤维化促进肝癌进程的新机制,并筛选到具有潜力的小分子化合物PDNPA,通过阻断HSCs中HK1外泌抑制肝癌进程(Nature Metabolism,2022)。.(3)发现核受体Nur77作为转录因子,在乳腺癌中通过调控脂肪酸吸收和转运基因阻断细胞对外源脂肪酸的摄取,进而抑制乳腺癌细胞增殖的信号转导通路,同时筛选发现Nur77特异性激动剂Csn-B是一种有效的治疗乳腺癌的小分子化合物(PNAS,2020)。.(4)发现Ezrin蛋白对于调控葡萄糖饥饿诱导胞外囊泡外泌至关重要。这些外泌的微囊泡能够进一步重塑肿瘤微环境,促进巨噬细胞向肿瘤相关巨噬细胞分化,形成免疫抑制微环境,使得肝癌细胞逃避免疫攻击(明年上半年投稿)。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(2)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Ectosomal PKM2 Promotes HCC by Inducing Macrophage Differentiation and Remodeling the Tumor Microenvironment
外体 PKM2 通过诱导巨噬细胞分化和重塑肿瘤微环境促进 HCC
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Molecular Cell
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Pei-pei Hou;Li-juan Luo;Hang-zi Chen;Qi-tao Chen;Xue-li Bian;Sheng-fu Wu;Jia-xin Zhou;Wen-xiu Zhao;Jian-ming Liu;Xiao-min Wang;Zhi-yuan Zhang;Lu-ming Yao;Qinghua Chen;Dawang Zhou;Qiao Wu
  • 通讯作者:
    Qiao Wu
Blocking PPARgamma interaction facilitates Nur77 interdiction of fatty acid uptake and suppresses breast cancer progression
阻断 PPARgamma 相互作用有助于 Nur77 阻断脂肪酸摄取并抑制乳腺癌进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Proc Natl Acad Sci U S A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Peng-bo Yang;Pei-pei Hou;Fu-yuan Liu;Wen-bin Hong;Hang-zi Chen;Xiao-yu Sun;Peng Li;Yi Zhang;Cui-yu Ju;Li-juan Luo;Sheng-fu Wu;Jia-xin Zhou;Zhi-jing Wang;Jian-ping He;Li Li;Tong-Jin Zhao;Xianming Deng;Tianwei Lin;Qiao Wu
  • 通讯作者:
    Qiao Wu
HK1 from hepatic stellate cell–derived extracellular vesicles promotes progression of hepatocellular carcinoma
肝星状细胞来源的细胞外囊泡中的 HK1 促进肝细胞癌的进展
  • DOI:
    10.1038/s42255-022-00642-5
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Nature Metabolism
  • 影响因子:
    20.8
  • 作者:
    Chen, Qi-tao;Zhang, Zhi-yuan;Huang, Qiao-ling;Chen, Hang-zi;Hong, Wen-bin;Lin, Tianwei;Zhao, Wen-xiu;Wang, Xiao-min;Ju, Cui-yu;Wu, Liu-zheng;Huang, Ya-ying;Hou, Pei-pei;Wang, Wei-jia;Zhou, Dawang;Deng, Xianming;Wu, Qiao
  • 通讯作者:
    Wu, Qiao

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其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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