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胰岛素剪接异构体IR-A/IR-B失衡通过COX-1调控花生四烯酸代谢促进乳腺癌发生发展的机制研究

批准号:
82103132
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
黄格娜
依托单位:
学科分类:
肿瘤发生
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄格娜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
高胰岛素血症、胰岛素抵抗状态等代谢失调是乳腺癌的显著危险因素,但调控机制尚不清楚。胰岛素受体存在IR-A和IR-B两种剪接异构体,课题组前期研究证实,IR-A/IR-B的比值在乳腺肿瘤组织和细胞中明显高于正常组织,并促进肿瘤的增殖、侵袭和转移;进一步构建IR-B敲除、促使IR-A/IR-B显著失衡的细胞系,可显著增强肿瘤细胞的恶性生物学行为。代谢组学和转录组学分析结果显示IR-A/IR-B失衡促进花生四烯酸等多不饱和脂肪酸的生成,并上调花生四烯酸代谢关键酶COX-1的表达。这一发现高度提示IR-A/IR-B失衡可能通过调控COX-1介导的花生四烯酸代谢通路促进乳腺癌的发生发展。本项目拟进一步通过不同分子亚型乳腺癌细胞系、临床组织样本结合乳腺组织特异性的基因敲除小鼠模型,在体外实验和体内水平解析IR-A/IR-B失衡在乳腺癌发生发展的功能和机制,为乳腺癌的早期诊断和治疗提供新的思路。
英文摘要
Hyperinsulinemia and insulin resistance are significant risk factors for breast cancer, but the mechanism is still unclear. The insulin receptor has two splicing isoforms IR-A and IR-B. Our previous research confirmed that the ratio of IR-A / IR-B in breast tumor tissues and cells is significantly higher than that in normal tissues, and promotes tumor proliferation, invasion and metastasis; we further construct IR-B knockout cell lines which has significant imbalance ratio of IR-A / IR-B and found the increasing cancer-promoting effect of cells. Metabolomics and transcriptomics analysis results showed that IR-A / IR-B imbalance promoted the production of polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid and up-regulated the expression of COX-1, a key enzyme in arachidonic acid metabolism. This finding highly suggests that IR-A / IR-B imbalance may promote the development of breast cancer by regulating COX-1 mediated arachidonic acid metabolism pathway. Our study intends to further analyze the function and mechanism of IR-A / IR-B imbalance in vitro experiments and in vivo levels through cancer cells and clinical tissue samples combined with breast tissue-specific gene knockout mouse models, which will provide new ideas for early diagnosis and treatment of breast cancer.
本研究聚焦于胰岛素受体剪接异构体IR-A和IR-B在乳腺癌和前列腺癌中的作用机制。研究背景基于IR-A/IR-B失衡在肿瘤组织中的高表达现象,这种失衡被认为与肿瘤的增殖、侵袭和转移密切相关。项目旨在揭示IR-A/IR-B失衡在乳腺癌和前列腺癌发生发展中的分子机制,并寻找潜在的治疗靶点。.主要研究内容包括细胞和组织水平的检测、基因工程小鼠模型的构建以及临床样本分析。研究发现,乳腺癌和前列腺癌组织中IR-A/IR-B比值显著高于正常组织,且IR-B敲除进一步加剧失衡,显著增强细胞的促癌效应。代谢组学和转录组学分析揭示IR-A/IR-B失衡导致体内糖脂代谢紊乱。此外,通过CRISPR/Cas9筛选技术,发现AK2基因是IR-B敲除细胞生存相关的合成致死基因。在体外实验中,IR-B敲低细胞中AK2和葡萄糖转运蛋白GLUT4水平显著升高,而AK2基因敲除显著抑制IR-B敲除乳腺癌细胞的生长,并逆转内分泌耐药,延长移植小鼠的生存时间。.在前列腺癌研究中,通过Cre/LoxP技术构建的基因工程小鼠模型显示,IR-A/IR-B失衡导致葡萄糖代谢紊乱,同时促进ω-3多不饱和脂肪酸的补偿性增加,特别是GPR120表达上调,增强了肿瘤细胞的葡萄糖摄取能力,促进细胞增殖和存活。此外,研究还发现RNA结合蛋白CELF1在乳腺癌中通过调节GLUT1介导的有氧糖酵解促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。.本研究揭示了IR-A/IR-B失衡在乳腺癌和前列腺癌中的关键作用机制,特别是其通过代谢重编程促进肿瘤进展的作用。AK2基因的发现为内分泌耐药乳腺癌的治疗提供了新的靶点,有望改善耐药患者的预后。同时,研究还提出了针对IR-A/IR-B失衡的潜在治疗策略,如恢复IR-B表达或抑制其补偿机制,为前列腺癌治疗提供了新方向。CELF1的发现进一步丰富了乳腺癌代谢调控机制的研究,为开发新的治疗靶点提供了理论基础。这些成果不仅为理解肿瘤代谢和信号转导机制提供了新视角,也为乳腺癌和前列腺癌的临床诊断和治疗提供了新的理论依据。
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