磷酸戊糖通路与P-gp表达关联研究
肿瘤细胞的代谢重排是肿瘤的十大特征之一[1]，肿瘤细胞通过代谢重排以满足其自身快速生长增殖的需要。糖代谢在肿瘤的代谢重排中发挥着重要的角色，其中最为广为人知的是瓦伯格效应（Warburg effect）,即在有氧条件下，肿瘤细胞仍然主要通过糖酵解产生能量，供给自身生长的需要，这种状态被称之为有氧糖酵解。有氧糖酵解一方面为肿瘤细胞提供能量，另一方面也通过影响相关的信号通路介导肿瘤的耐药。除了糖酵解通路，糖代谢中的另两条通路三羧酸循环和磷酸戊糖通路也在肿瘤细胞的耐药中发挥着重要的作用。本实验拟选择磷酸戊糖通路为研究对象，阐明其在肿瘤发生发展过程中发挥的作用。
磷酸戊糖通路是糖代谢的主要通路之一，它是体内葡萄糖氧化分解的重要途径。同时，磷酸戊糖通路为机体提供还原型的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH），而NADPH在维持机体谷胱甘肽平衡以及脂肪酸合成等多个方面发挥着重要的作用。目前很多研究显示，在肿瘤细胞中，磷酸戊糖通路一方面为肿瘤细胞的核苷酸合成提供原料5-磷酸核糖，另一方面通过提供NADPH以调控肿瘤内部的氧化还原状态[2]。由此可见，磷酸戊糖通路的变化与肿瘤细胞的增殖、生存等密切相关。此外，磷酸戊糖通路与肿瘤细胞的耐药产生密切相关。现有的文献中，多是通过比较肿瘤组织与癌旁组织/正常组织，发现磷酸戊糖通路被激活，从而导致NADPH表达增加，促进其级联的还原型谷胱甘肽（GSH）增加，从而消除药物诱导的活性氧簇（ROS）进而导致耐药[3]。然而，肿瘤从产生到其逐渐发展的过程中磷酸戊糖通路是如何变化的以及其与肿瘤耐药之间的关系目前仍不清楚。
肿瘤的多药耐药是指长期使用同一种化疗药物处理肿瘤细胞时，肿瘤细胞产生对该抗肿瘤药物以及其他多种化疗药物的交叉耐药性。目前已知的肿瘤耐药产生的原因主要包括肿瘤细胞内部基因突变、抑制药物摄取、增加药物外排以及抑制细胞凋亡等。耐药蛋白P-gp是一类外排转运体，很多研究指出，P-gp的高表达在肿瘤细胞耐药的产生过程中发挥着重要的作用[4]。而在现有的研究中，关于肿瘤细胞中P-gp高表达的研究主要是基于肿瘤组织与癌旁组织或者肿瘤组织与正常组织比较从而阐明相关机制，其中与磷酸戊糖通路相关的包括磷酸戊糖通路被激活，从而导致NADPH及下游的GSH增加，消除药物诱导的ROS从而介导肿瘤耐药。然而，在肿瘤发生发展过程中，磷酸戊糖通路的变化及其与耐药蛋白P-gp之间的关系目前仍有待研究。
在本实验室前期研究中发现，在三维乳腺癌肿瘤细胞（MCF-7）形成过程中，会出现P-gp表达增加从而形成的自发耐药现象。而这种自发耐药的现象是由于随着培养天数的增加，该三维细胞出现了细胞周期阻滞，从而激活了下游的Chk2/p53/NF-Kappa;b通路引起的。而这种细胞周期阻滞发生的原因目前仍不清楚。而细胞周期阻滞与细胞的内源性代谢密切相关，与此同时，我们的研究发现，随着培养天数的增加，三维乳腺癌细胞中的代谢组也发生变化，其中以磷酸戊糖通路变化最为明显，细胞中的磷酸戊糖通路随培养时间增加呈现出明显的抑制趋势。因此，我们拟从内源性代谢调控的角度出发进一步深入研究肿瘤发生发展过程中磷酸戊糖通路与耐药蛋白P-gp之间的调控关系。
基于以上研究背景，本实验拟选择乳腺癌细胞MCF-7作为研究对象，对该细胞中磷酸戊糖通路关键酶6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6PD）进行干预，通过沉默、过表达等手段影响G6PD的表达，从而进一步考察由此引起的细胞中代谢通路、相关信号通路以及耐药蛋白P-gp的表达变化。通过以上研究，阐明肿瘤细胞中磷酸戊糖通路与P-gp之间的调控机制，为解决肿瘤细胞的耐药提供新的思路和建议。
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