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背景及目的:本实验室研究人员前期通过基因芯片筛选和免疫印迹等试验发现,经适量紫杉醇/较低剂量电离辐射作用后,人口腔上皮癌KB细胞内SPATA5L1基因明显表达升高。但关于SPATA5L1基因的相关研究和报道目前十分有限,其在肿瘤细胞内的功能仍没有研究。因此,本课题旨在研究高表达SPATA5L1基因在肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和转移过程中的作用,以及对肿瘤放射敏感性和移植瘤后期荷瘤鼠存活率的影响,探讨其调控机制,为肿瘤治疗提供新的基因治疗靶点。方法:1.通过质粒转染法和G418筛选,构建稳定高表达SPATA5L1基因的肿瘤细胞组,并用Real-time PCR和Western Blot方法验证。应用CCK-8法检测高表达SPATA5L1基因后,肿瘤细胞增殖能力改变和放射敏感性变化;并用Transwell小室和Matrigel基质胶血管腔样形成实验检测高表达SPATA5L1基因后肿瘤细胞迁移、侵袭和血管腔样结构形成能力的变化。2.建立肿瘤细胞裸鼠体内皮下移植瘤和足垫移植瘤模型,观察、测量和记录移植瘤生长和荷瘤鼠生存情况。利用Micro PET/CT、生物发光成像系统、解剖和病理组织切片等方法,检测高表达SPATA5L1基因后,肿瘤细胞在裸鼠体内的局部移植瘤生长、淋巴与血液转移、荷瘤鼠全身营养状态以及荷瘤鼠的生存率等变化。3.应用GC-MS联用技术检测法和KEGG代谢组学数据库分析,研究高表达mouseSPATA5L1基因后,体外肿瘤细胞代谢变化和体内移植瘤以及荷瘤鼠全身营养变化的代谢组学变化,分析其相关调节通路。结果:1.成功构建了稳定高表达humanSPATA5L1基因的KB细胞株和高表达mouseSPATA5L1基因4T1细胞株,分别命名为pc DNA3.1-humanSPATA5L1-KB细胞和pc DNA3.1-mouseSPATA5L1-4T1细胞。发现高表达SPATA5L1基因的KB细胞和4T1细胞增殖能力明显加快(p<0.05),放射敏感性明显增加(p<0.05),细胞迁移和侵袭能力显著下降(p<0.01),细胞血管腔样结构形成能力明显下降(p<0.01)。2.观察KB细胞组皮下移植瘤荷瘤鼠结果发现:与未转染基因的KB细胞相比较,高表达humanSPATA5L1基因后的KB细胞移植瘤局部生长明显加快,体积明显变大(p<0.01);但未发现肝脏转移灶,肿瘤肝转移明显抑制(p<0.01);荷瘤鼠体重增加明显,全身状态好,未出现恶液质,存活率明显增加(p<0.01)。与上述结果类似,小鼠乳腺癌4T1细胞足垫移植瘤和皮下移植瘤结果提示:高表达mouseSPATA5L1基因后的4T1细胞移植瘤局部生长明显加快,移植瘤体积明显变大(p<0.01);淋巴结转移明显下降(p<0.01),肝转移也明显被抑制(p<0.01);荷瘤鼠体重增加,全身营养好,恶液质被改善,存活率明显增加(p<0.01)。3.GC-MS联用技术检测分析发现,高表达mouseSPATA5L1基因后,4T1细胞和移植瘤内均出现乳酸、丝氨酸和苏氨酸、胆固醇下降(p<0.01),移植瘤内和荷瘤鼠血浆中尿素含量显著降低(p<0.01)。应用Metabolomics Pathway Analysis 3.0和KEGG在线软件分析,发现高表达mouseSPATA5L1能够通过影响氨酰转运RNA(t RNA)生物合成、糖代谢、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢等途径,改变肿瘤细胞和荷瘤鼠的代谢相关通路,是肿瘤迁移和侵袭能力下降的机制之一。在移植瘤后期,高表达SPATA5L1可能通过改变蛋白质合成障碍和分解增加的异常代谢机制,进而改善荷瘤鼠恶液质。结论:SPATA5L1基因高表达能够在促进肿瘤局部生长的同时,强力抑制肿瘤细胞的局部侵袭、新生血管形成、淋巴和血液转移,并且提高肿瘤放射敏感性,控制和逆转荷瘤鼠恶液质,从而整体提高荷瘤鼠的生存率。其分子机制可能是SPATA5L1蛋白能够逆转肿瘤细胞糖酵解水平,降低细胞内乳酸生成和细胞外局部高浓度堆积,增加蛋白合成并减少蛋白分解等。SPATA5L1可能是肿瘤治疗的新靶点,有望开发新的治疗药物。