癌症细胞通过代谢重编程以适应生存环境,对药物对代谢路径的影响进行研究,可以为新疗法的开发提供重要线索。本研究结合细胞层面的代谢流分析和分子层面的代谢组学及脂质组学技术,深入探讨了两种酪氨酸激酶抑制剂(AG-879和SU1498)对白血病细胞(THP-1)代谢调控的机制。
方法与技术
1. **细胞代谢分析** 采用Seahorse XF Pro实时监测线粒体呼吸(氧耗率,OCR)和糖酵解(ECAR),评估ATP生成速率、质子泄漏(Proton Leak)以及线粒体备用呼吸能力(SRC)。 药物处理方面,AG-879和SU1498分别处理THP-1细胞2小时和18小时,观察急性与长期的代谢效应。
2. **分子代谢分析** 样本采用Bravo自动化平台进行代谢物与脂质的双相提取,结合HILIC(极性代谢物)和反相色谱(脂质)进行分离。使用Agilent Revident系统进行非靶向代谢组学和脂质组学分析,配合MassHunter软件进行数据解析和注释。 在这一过程中,细胞数量的归一化相当重要,通过NovoCyte Quanteon及自动上样器Q确保了后续细胞和分子代谢分析的可靠性。
关键发现
1. **线粒体功能与代谢适应** - AG-879的处理导致线粒体解偶联(质子泄漏随时间增加),并完全丧失SRC,表明细胞的适应能力受到限制。 - SU1498短期显著增加质子泄漏,但长期观察则下降,同时降低SRC,表明细胞通过下调TCA循环应对代谢压力。这两种药物共同抑制线粒体ATP生成,迫使细胞依赖糖酵解补偿(GlycoATP水平上升)。
2. **代谢组学与脂质组学结果** SU1498显著改变了多种代谢物,其中糖酵解中间体减少(如磷酸戊糖途径代谢物)与GlycoATP水平的升高相一致。同时,嘌呤代谢物(如尿苷、肌苷)の增加提示这些代谢重编程支持了核酸合成。 此外,脂质组学显示甘油三酯(TG)显著积累(最高可达8倍),可能通过回补反应将乙酰辅酶A转化为脂质存储能量,而多不饱和脂肪酸(PUFA)磷脂酰肌醇(PI)的增加可能会影响癌细胞的信号传导。AG-879的影响较为有限,仅少数代谢物和脂质显著变化,或与SRC的完全丧失有关。
结论
本研究通过结合细胞功能与分子组学的数据,揭示了传统方法无法发现的代谢适应机制,例如SU1498在应对代谢压力时的TG积累和PUFA-PI重塑。线粒体解偶联与脂肪代谢重编程可能成为癌细胞耐药的新靶点,为开发联合疗法提供新的思路。鸿运国际将继续致力于药物代谢机制的研究,为抗癌药物筛选、毒性评估及个性化医疗中的代谢标志物发现提供标准化的方案。