The role of GPR133 in glioblastoma

项目总结/摘要 胶质母细胞瘤（GBM）是一种致命的原发性脑恶性肿瘤，治疗选择有限。 肿瘤 进展被认为是由干细胞-类造血干细胞驱动的，这些细胞逃避了常规的放化疗和抗肿瘤治疗。 血管生成治疗事实上，抗血管生成治疗和随后的肿瘤氧合恶化促进了肿瘤的生长。 耐缺氧干细胞表型导致肿瘤进一步发展。 然而，我们对 GBM干细胞（GSC）行为及其氧张力调节的基础机制仍然存在 不完整在我们鉴定GSC表型的新靶向介质的努力中，我们最近发现， GPR 133（ADGRD 1）是G蛋白-β-D偶联受体粘附家族的孤儿成员，是细胞粘附所必需的。 在体外和体内启动肿瘤生长，这两种GSC特性，部分是通过触发信号传导机制， 增加细胞质cAMP并导致“干性”所必需基因转录。 GPR 133是 在正常脑组织中不存在，但在所有测试的GBM标本中完全表达， 分子亚型基于这些发现，我们假设GPR 133是肿瘤的关键成分。 通过支持GSC表型实现生长。因此，我们认为GPR 133抑制代表了一种新的， GBM中有吸引力的治疗策略，值得进一步测试和开发。 我们现在试图扩大我们已发表的研究结果，并使用患者来源的GBM模型来阐明基本的 GPR 133的作用机制。目的1将检验GPR 133鉴定GBM干细胞及其表达的假设。 在肿瘤异种移植物中的敲减减慢了肿瘤生长和肿瘤存活。 目标2将建立在我们的发现之上， 在每个肿瘤中，GPR 133的表达在大多数缺氧区域最高，表明受氧的调节。 张力 更具体地说，我们将确定肿瘤内氧合波动对GPR 133的影响。 通过使用靶向的方法将mRNA和蛋白质水平与肿瘤血管和氧合相关联， 患者肿瘤的术中活检。 此外，Aim 2将确定GPR 133敲除是否 与抗血管生成剂西地尼布协同作用，在肿瘤恶化后阻止肿瘤进展 缺氧 最后，目标3将确定由以下启动的典型G蛋白信号传导的相对贡献： GPR 133与cAMP及其效应物RAP和PKA的转导，以及GPR 133的长N端介导的粘附 末端胞外域，支持GSC表型的基因的转录调控。 拟议的研究将从机制上阐明GPR 133在肿瘤进展中的作用，包括缺氧 抗血管生成治疗会加重病情。 这些研究的结果将补充我们正在进行的小 分子抑制剂和生理配体发现的努力。 我们设想GPR 133抑制作为一个可测试的新的 GBM的方法，无论是本身还是作为一个强大的“一击两拳”时，与抗血管生成治疗相结合， 它可以靶向耐缺氧和耐缺氧的肿瘤细胞。

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT  Glioblastoma  (GBM)  is  a  deadly  primary  brain  malignancy  with  limited  therapeutic  options.  Tumor  progression  is  thought  to  be  driven  by  stem  cell-­like  cells  that  evade  conventional  chemoradiotherapy  and  anti-­ angiogenic treatment. Indeed, anti-­angiogenic therapy and subsequent worsening of tumor oxygenation promote  hypoxia-­resistant  stem  cell  phenotypes  that  lead  to  further  tumor  progression.  However,  our  understanding  of  mechanisms  that  underlie  both  GBM  stem  cell  (GSC)  behavior  and  its  regulation  by  oxygen  tension  remains  incomplete. In our effort to identify novel targetable mediators of the GSC phenotype, we recently discovered that  GPR133 (ADGRD1), an orphan member of the adhesion family of G protein-­coupled receptors, is necessary for  initiating  tumor  growth  in  vitro  and  in  vivo,  both  GSC  properties,  in  part  by  triggering  signaling  mechanisms  that  increase  cytoplasmic  cAMP  and  lead  to  transcription  of  genes  necessary  for  “stemness”.  While  GPR133  is  absent  from  normal  brain  tissue,  it  is  expressed  with  full  penetrance  in  all  GBM  specimens  tested,  regardless  of  molecular subtype. On the basis of these findings, we hypothesize that GPR133 is a critical component of tumor  growth by supporting the GSC phenotype. We, therefore, believe that GPR133 inhibition represents a novel and  appealing therapeutic strategy in GBM that merits further testing and development.  We  now  seek  to  expand  on  our  published  findings  and  use  patient-­derived  GBM  models  to  elucidate  basic  mechanisms of action of GPR133. Aim 1 will test the hypotheses that GPR133 identifies GBM stem cells and its  knockdown  in  tumor  xenografts  slows  tumor  growth  and  prolongs  survival.  Aim  2  will  build  on  our  finding  that,  within  each  tumor,  GPR133  expression  is  highest  in  the  most  hypoxic  regions,  suggesting  regulation  by  oxygen  tension.  More  specifically,  we  will  determine  the  effect  of  intratumoral  fluctuations  in  oxygenation  on  GPR133  expression  by  correlating  mRNA  and  protein  levels  with  tumor  vascularity  and  oxygenation  using  targeted  intraoperative  biopsies  of  patient  tumors.  In  addition,  Aim  2  will  determine  whether  GPR133  knockdown  synergizes  with  cediranib,  an  anti-­angiogenic  agent,  to  prevent  tumor  progression  after  aggravation  of  tumor  hypoxia.  Finally,  Aim  3  will  determine  the  relative  contribution  of  canonical  G  protein  signaling  initiated  by  GPR133 and transduced by cAMP and its effectors RAP and PKA, and adhesion mediated by GPR133’s long N-­ terminal ectodomain, to the transcriptional regulation of genes that support the GSC phenotype.  The  proposed  studies  will  mechanistically  clarify  GPR133’s  role  in  tumor  progression,  including  in  hypoxia  exacerbated  by  anti-­angiogenic  therapy.  The  results  of  these  studies  will  complement  our  ongoing  small  molecule  inhibitor  and  physiological  ligand  discovery  efforts.  We  envision  GPR133  inhibition  as  a  testable  novel  approach in GBM, either by itself or as a powerful “one-­two punch” when combined with anti-­angiogenic therapy,  that can target both hypoxia-­vulnerable and hypoxia-­resistant tumor cells.