【摘 要】
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研究背景及目的:据 GLOBALCAN 2018 数据报道,肝细胞性肝癌（Hepatocellular carcinoma,HCC,下称肝癌）的发病率和死亡率分别位列于全球最常见恶性肿瘤的第六位和第四位。近年来,现代精确放疗技术（Radiation therapy,RT）已经成为不能手术治疗肝癌的可行性治疗手段之一,肝癌放射治疗的临床疗效也得到了显著提高。但是,由于肿瘤本身对辐射的固有不敏感或肿瘤
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（81872470，81872399，81672756，81672992，31601023）； 广东省自然科学杰出青年基金（2015A030306015）； 广州市珠江科技新星专项（2014J2200015）； 广东省高等学校优秀青年教授培养对象（YQ2015036）；
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研究背景及目的:据 GLOBALCAN 2018 数据报道,肝细胞性肝癌（Hepatocellular carcinoma,HCC,下称肝癌）的发病率和死亡率分别位列于全球最常见恶性肿瘤的第六位和第四位。近年来,现代精确放疗技术（Radiation therapy,RT）已经成为不能手术治疗肝癌的可行性治疗手段之一,肝癌放射治疗的临床疗效也得到了显著提高。但是,由于肿瘤本身对辐射的固有不敏感或肿瘤细胞在放疗过程中产生的获得性辐射抵抗,常导致肝癌放疗失败及复发,且临床上对此尚无行之有效的解决措施。近年来,随着人们对肿瘤代谢的重新关注和认识,越来越多的证据表明,在不同的癌症类型中,如胰腺癌、胶质瘤、宫颈癌等,肿瘤代谢重编程与辐射抵抗密切相关。肝脏作为机体的能量代谢中心,能量代谢改变是否会影响肝癌细胞的辐射敏感性,固有抵抗和获得性抵抗之间是否存在某种代谢共性,可否通过阻断代谢联合放疗进行增敏,以及辐射抵抗的肿瘤细胞内能量代谢改变机制,这些问题的探讨与研究,可能为提高肝癌放疗敏感性及以代谢为靶向的肿瘤治疗策略提供新思路与理论依据。在本研究中,首先,我们筛选并验证了内源性辐射敏感与抵抗的肝癌细胞株。而后,根据相关文献报道,通过常规分割照射及大分割照射的方式建立了获得性辐射抵抗细胞株。随后,结合蛋白组学、代谢组学、代谢流检测、及各类体内外实验,试图揭示肝癌固有及获得性辐射抵抗细胞株共有的代谢特性,探索介导辐射抵抗细胞中代谢重编程的分子机制,以及通过靶向代谢关键驱动基因联合辐射增敏的可能性,以期为肝癌辐射抵抗及辐射增敏治疗的临床转化提供了新机制与新方法。研究方法:1.采用多靶单击模型,应用直线加速器对多种肝癌细胞株进行X射线照射（0Gy、2Gy、4Gy、6Gy）,筛选并验证 MHCC-97H、MHCC-97L 为内源性辐射敏感的肝癌细胞株,而QGY-7701为内源性抵抗的肝癌细胞株。后根据相关文献报道,分别给予细胞常规分次照射（2Gy×25F）及大分割照射（8Gy×5F）,而后建立MHCC-97H和MHCC-97L获得性辐射抵抗细胞系（命名为MHCC-97H RT-R及MHCC-97L RT-R）,并验证其辐射抗性。2.利用蛋白组学、代谢组学、代谢流分析,结合Western blot、qRT-PCR、流式凋亡检测、MTT细胞增殖实验、免疫荧光共定位等,对辐射抵抗细胞株的代谢改变进行分析。3.通过Western blot、qRT-PCR、翻译实验、流式凋亡检测、平板克隆、MTT细胞增殖实验、裸鼠皮下成瘤模型等,探索代谢重编程调节的上游机制及联合辐射增敏的可能性。4.通过公共数据库进行表达谱及预后分析、肝癌组织芯片分析、Western blot、qRT-PCR、免疫荧光实验、平板克隆、流式凋亡检测、皮下成瘤模型、免疫组化等,探寻抑制代谢重编程关键靶点介导辐射增敏的可能性。实验结果:1.高度依赖葡萄糖维持生存是固有及获得性辐射抵抗肝癌细胞株的共有代谢特性。2.葡萄糖串联心磷脂合成增加,进而抑制细胞色素c的释放及凋亡信号的激活,可能是介导肝癌辐射抵抗的重要原因之一。3.mTORC1信号通路的活化可通过增强HIF-1α和SREBP1的翻译进而促使糖-脂合成代谢增强。4.运用雷帕霉素（rapamycin）抑制mTORC1信号通路的激活可显著增强抵抗株的辐射敏感性。5.HK2为辐射抵抗细胞株中上调最为显著的糖代谢基因,且其高表达与肝癌患者的不良预后显著相关。6.HK2为辐射抵抗细胞株下游代谢调控的关键开关分子。7.药物抑制HK2联合辐射可显著提高抵抗株的辐射敏感性。结论:葡萄糖串联心磷脂合成增加阻滞细胞色素c的释放进而抑制凋亡可能是固有及获得性辐射抵抗肝癌细胞株共有的代谢特性。在分子机制上,辐射抵抗细胞株中mTORC1信号显著激活,通过促进HIF-1α和SREBP1的翻译,进而活化下游的糖-脂合成代谢。与此同时,HK2为上调最为显著的糖代谢基因,且其高表达与肝癌病人的不良预后显著相关,阻滞HK2可通过阻断葡萄糖-心磷脂串联通路进而增强抵抗细胞的辐射敏感性,且通过药物阻断HK2可能作为肝癌放疗增敏的关键靶点之一。
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