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M Watanabe，@T Kitagawa，岩手医科大学，日本岩手县。 Oncogenesis IF=5.1 摘要： 由原癌基因和抑癌基因突变导致的致瘤作用和癌症进展，会导致正常细胞和癌细胞在生物学上的差异，这体现在多种细胞进程中。特定的基因和信号分子会参与到这个进程中之后，一些介质能够和癌细胞某些关键因子发生特异性反应，这可能会成为潜在的癌症治疗靶点。葡萄糖吸收增加是许多实体肿瘤增的基本特征，同时伴随的现象还有糖酵解增加，过表达葡萄糖转运蛋白（GLUTs），比如细胞膜表面GLUT1和GLIT3。 在这里，我们使用基于细胞筛选的方式来鉴定GSK-3β抑制剂，一种能够选择性的靶向致瘤性的HeLa杂种细胞的GLUT3基因表达，对照组为只表达GLUT1的无致瘤性的HeLa杂种细胞。GSK-3和GSK-3β干扰RNA都能在转录水平上抑制GLUT3的基因表达，从而导致细胞凋亡。这种抑制性通过一种非p53依赖的NF-kB途径发挥作用。除此之外，GSK-3抑制剂能够和化疗药物（阿霉素、喜树碱），在高表达GLUT3的直肠癌中发挥协同杀伤作用，然而在低表达GLUT3的A431细胞系中并无太大效果。这些结果暗示，GSK-3抑制剂能够选择性的杀伤高表达GLUT3的肿瘤细胞。 前言： 在肿瘤化疗过程中选择性的杀伤肿瘤细胞，而对正常细胞有很小的毒非常重要。研究癌细胞和正常细胞在生理上的不同对研发选择性杀伤肿瘤细胞药物来讲，是一件非常必要的事情。众所周知，癌细胞代谢加速，对葡萄糖的需求和摄取量都显著升高。确实，这些特征和转移增加、低生存率密切相关。而且，癌细胞这一生理现象被应用在临床中来通过阳离子断层扫描技术检测肿瘤影像。 葡萄糖转运是限制葡萄糖代谢的一个环节，在哺乳动物中，这一环节被GLUTs家族成员调节。癌细胞过量的葡萄糖摄取和其GLUTs表达失控密切相关。目前为止GLUTs家族已经发现超过10个成员。在所有的转运载体中，GLUT1是被研究最为频繁一个载体，其在正在增殖的细胞中表达量显著增加。GLUT3主要作为神经元葡萄糖转运体，主要再神经细胞中表达。除此之外，研究表明，在多种癌细胞中都高表达GLUTs家族蛋白，例如，神经胶质瘤、非小细胞肺癌、胃癌、卵巢癌等。GLUTs家族基因上调常常和细胞恶性癌变相关联，但是，调节GLUTs家族基因表达的特定基因或信号通路还未明确。 有报道显示，GLUT1基因表达受HIF-1蛋白的调控。PI3K-AKT信号通路也会调节GLUT1基因的表达。另一方面，Kawauchi等人，最近指出，GLUT3在小鼠的胚胎纤维母细胞中的表达受NF-kB的p53非依赖的形式调控。尽管，p53蛋白在基因毒性压力应答中扮演重要的角色，p53非依赖形式的基因毒性应答也被报道。许多基因毒性刺激，例如，抗肿瘤药物，UV射线，以及γ射线，会导致GLUT3基因表达的抑制以及葡萄糖代谢的减弱。这些结果和我们以及其他研究者近期发现的结果一致，暗示着，基因毒性压力通过MEK-ERK（独立于p53）通路控制着细胞凋亡和GLUT3基因表达。我们的结果显示，GLUT3基因的表达水平十分敏感的影响着肿瘤细胞基因毒性胁迫。然而肿瘤细胞存活以及高表达GLUTs家族基因之间深层的机制仍不明朗。并且靶向GLUTs家族的化合物以及抗体很少被报道。 我们之前的研究表明，肿瘤相关的GLUT1或GLUT3，在衍生于宫颈癌Hela细胞和人细胞的杂交细胞以及正常的纤维细胞中表达。CGL4一种致瘤的杂交细胞，同时表达GLUT1和GLUT3，然而CGL1，一种不致瘤的杂交细胞，只表达GLUT1。这个肿瘤相关的GLUT3表达至少在转录水平确实存在。基于这个背景，以致瘤性的杂种Hela细胞代替高表达GLUT3的肿瘤细胞，筛选能够优先杀死Hela杂种细胞的药物。通过筛选一个抑制剂文库，我们坚定出了多个GSK-3β抑制剂作为潜在的先导药物。这些抑制剂能够在转录水平上抑制HeLa杂种细胞GLUT3基因表达。我们还证明了，这个抑制是基于NK-kB细胞通路但不依赖与p53的方式，来诱导细胞凋亡。更进一步，GSK-3β抑制结合DNA损伤药剂（ADR，CPT）诱发了对高表达GLUT3的结肠癌细胞（Caco-2）的协同毒性，而对非致癌细胞A431毒性很小。 |
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