肿瘤细胞GS酶催化内源性谷氨酰胺合成在谷氨酰胺酵解(glutaminolysis)中的作用及其13N-NH3检测
批准号:
81271599
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
张祥松
依托单位:
学科分类:
核医学诊断与治疗
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈维安、王红亮、王晓燕、史新冲、陈志丰、易畅、黄婷婷、张冰、刘玉博
中文摘要
以肿瘤谷氨酰胺酵解(Glutaminolysis)为靶标的分子影像和分子治疗研究是近期肿瘤研究的热点。本研究通过观察体外培养肿瘤细胞急、慢性谷氨酰胺剥夺、不同浓度氨以及谷氨酰胺合成酶(GS)抑制对肿瘤细胞内氨和谷氨酰胺浓度,氧化损伤、凋亡和自噬,GS酶表达及活性,以及其对细胞增殖的影响,研究证实肿瘤细胞GS酶催化内源性谷氨酰胺合成是Glutaminolysis代谢底物重要来源和代谢产物氨的主要代谢去路,当细胞外液谷氨酰胺耗竭时,肿瘤细胞通过GS酶表达上调使内源性谷氨酰胺合成代偿性增加;通过肿瘤细胞13N-NH3和13N-Glutamine摄取试验和荷瘤鼠系列microPET/CT显像,研究证实13N-NH3通过反映GS酶催化内源性谷氨酰胺合成检测肿瘤Glutaminolysis,随着肿瘤进行性生长,13N-NH3比13N-Glutamine检测肿瘤Gutaminolysis具有更高灵敏度。
英文摘要
Recently, many researchers concern on glutaminolysis pathways in tumor as targets for cancer imaging and therapy. Glutamine synthetase (GS; EC 6.3.1.2) is the only known human enzyme capable of catalyzing glutamine synthesis from ammonia and glutamate.We speculate glutamine synthesis from ammonia and glutamine catalyzed by GS in tumor cytosole play the role of providing glutamine for glutaminolysis, especially in the conditions of glutamine depletion in blood circulation and in tumors when tumors progressing,and detoxifing ammonia from glutaminolysis. A series of in vitro cell uptake and in vivo animal studies were performed to demonstrate tumor cell addiction to glutamine. Cell uptake studies of 13N-NH3 and 13N-Glutamine are performed in SF188 glioblastoma tumor cells, TSE human breast cancer cells and PC3 prostate cancer cells. A series of small-animal PET/CT studies of 13N-NH3 and 13N-Glutamine are conducted in the tumor-bearing rats with methylcholanthrene-induced fibrosarcoma cells to investigate the influense of progressive tumor growth on glutamine synthesis and glutamine uptake in tumors. The predicted results may support that 13N-NH3 is selectively taken up and trapped by tumor cells. It may be useful as a novel metabolic PET tracer for tumor imaging for the study of a fundamental change in tumor metabolism with high-rate glutaminolysis,and with higher sensitivity than 13N-Glutamine.
以肿瘤谷氨酰胺酵解为靶标的分子影像和分子治疗研究是近期肿瘤研究的热点。谷氨酰胺可以用于合成大分子蛋白质和核酸、合成抗氧化的谷胱甘肽、参与ATP生成等一系列重要生化代谢过程。然而肿瘤细胞除了直接从血液中摄取谷氨酰胺外,还可以自身合成谷氨酰胺以供细胞代谢利用。.本研究项目通过细胞和动物实验证实了:1)在外源性谷氨酰胺供应不足的情况下,肿瘤细胞自身合成谷氨酰胺的能力大大增强,以满足自身增值的需要;2)在外源性慢性剥脱的情况下,肿瘤细胞可以稳定地高表达谷氨酰胺合成酶;3)谷氨酰胺合成酶是肿瘤细胞摄取13N-NH3的主要原因,培养基中加入谷氨酰胺合成酶抑制剂后,细胞对13N-NH3的摄取下降超过90%以上;4)高表达GS的细胞系所形成的肿瘤明显高摄取13N-NH3. .本研究项目通过临床试验证实了:1)13N-NH3可以用于全身人体显像,其辐射剂量安全; 2)、前列腺癌可以高摄取13N-NH3,并且摄取程度与肿瘤组织的GS表达有相关性,与肿瘤组织的恶性度也有相关性;3)、13N-NH3联合18F-FDG可以很好地鉴别前列腺癌和前列腺良性病变;4)、13N-NH3和18F-FDG联用还可以很好地鉴别脑胶质瘤和脑部炎性病变。.13N-NH3显像一直被用于心肌灌注显像,而本研究项目则开创性地将13N-NH3应用于体部肿瘤显像,并通过细胞和动物实验证实了谷氨酰胺合成酶在13N-NH3摄取中的关键作用,同时也证实了13N-NH3可以很好地反映肿瘤组织的谷氨酰胺合成情况,间接地反映肿瘤组织的谷氨酰胺代谢情况。本研究填补了内源性谷氨酰胺酰胺合成显像的空白,为内源性谷氨酰胺的合成监测提供了重要的研究数据。
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DOI:
10.1007/s12149-015-1012-4
发表时间:
2015-08
期刊:
Annals of Nuclear Medicine
影响因子:
2.6
作者:
[C. Yi;Donglan Yu;Xinchong Shi;Qiao He;Xuezhen Zhang;Xiangsong Zhang]
通讯作者:
C. Yi;Donglan Yu;Xinchong Shi;Qiao He;Xuezhen Zhang;Xiangsong Zhang
The combination of N-13-ammonia and F-18-FDG whole-body PET/CT on the same day for diagnosis of advanced prostate cancer
当日联合N-13-氨和F-18-FDG全身PET/CT诊断晚期前列腺癌
DOI:
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发表时间:
--
期刊:
Nuclear Medicine Communications
影响因子:
1.5
作者:
[Zhang, Xiangsong, Luo, Ganhua, He, Qiao, Zhang, Xuezhen]
通讯作者:
Zhang, Xuezhen
De Novo Glutamine Synthesis: Importance for the Proliferation of Glioma Cells and Potentials for Its Detection With N-13-Ammonia
谷氨酰胺从头合成:对神经胶质瘤细胞增殖的重要性以及用 N-13-氨检测其的潜力
DOI:
--
发表时间:
--
期刊:
Molecular Imaging
影响因子:
2.8
作者:
[Zhang, Linqi, Yi, Chang, Zhang, Xuezhen, Zhang, Xiangsong]
通讯作者:
Zhang, Xiangsong
13N-Ammonia Combined With 18F-FDG Could Discriminate Between Necrotic High-Grade Gliomas and Brain Abscess
13N-氨联合18F-FDG可区分坏死性高级别胶质瘤和脑脓肿
DOI:
10.1097/rlu.0000000000000649
发表时间:
2015-03-01
期刊:
CLINICAL NUCLEAR MEDICINE
影响因子:
10.6
作者:
[Shi, Xinchong, Yi, Chang, Zhang, Xiangsong]
通讯作者:
Zhang, Xiangsong
DOI:
10.2310/7290.2014.00048
发表时间:
2015-03-01
期刊:
MOLECULAR IMAGING
影响因子:
2.8
作者:
[Shi, Xinchong, Zhang, Xiangsong, He, Qiao]
通讯作者:
He, Qiao
基于中脑红核多巴胺神经PET/CT显像的帕金森病DBS植入电极定位方法研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:张祥松
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依托单位:
国内基金
海外基金