M Watanabe，@T Kitagawa，巖手醫(yī)科大學，日本巖手縣。
Oncogenesis IF=5.1
摘要：
由原癌基因和抑癌基因突變導致的致瘤作用和癌癥進展，會導致正常細胞和癌細胞在生物學上的差異，這體現(xiàn)在多種細胞進程中。特定的基因和信號分子會參與到這個進程中之后，一些介質(zhì)能夠和癌細胞某些關(guān)鍵因子發(fā)生特異性反應，這可能會成為潛在的癌癥治療靶點。葡萄糖吸收增加是許多實體腫瘤增的基本特征，同時伴隨的現(xiàn)象還有糖酵解增加，過表達葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（GLUTs），比如細胞膜表面GLUT1和GLIT3。
在這里，我們使用基于細胞篩選的方式來鑒定GSK-3β抑制劑，一種能夠選擇性的靶向致瘤性的HeLa雜種細胞的GLUT3基因表達，對照組為只表達GLUT1的無致瘤性的HeLa雜種細胞。GSK-3和GSK-3β干擾RNA都能在轉(zhuǎn)錄水平上抑制GLUT3的基因表達，從而導致細胞凋亡。這種抑制性通過一種非p53依賴的NF-kB途徑發(fā)揮作用。除此之外，GSK-3抑制劑能夠和化療藥物（阿霉素、喜樹堿），在高表達GLUT3的直腸癌中發(fā)揮協(xié)同殺傷作用，然而在低表達GLUT3的A431細胞系中并無太大效果。這些結(jié)果暗示，GSK-3抑制劑能夠選擇性的殺傷高表達GLUT3的腫瘤細胞。
前言：
在腫瘤化療過程中選擇性的殺傷腫瘤細胞，而對正常細胞有很小的毒非常重要。研究癌細胞和正常細胞在生理上的不同對研發(fā)選擇性殺傷腫瘤細胞藥物來講，是一件非常必要的事情。眾所周知，癌細胞代謝加速，對葡萄糖的需求和攝取量都顯著升高。確實，這些特征和轉(zhuǎn)移增加、低生存率密切相關(guān)。而且，癌細胞這一生理現(xiàn)象被應用在臨床中來通過陽離子斷層掃描技術(shù)檢測腫瘤影像。
葡萄糖轉(zhuǎn)運是限制葡萄糖代謝的一個環(huán)節(jié)，在哺乳動物中，這一環(huán)節(jié)被GLUTs家族成員調(diào)節(jié)。癌細胞過量的葡萄糖攝取和其GLUTs表達失控密切相關(guān)。目前為止GLUTs家族已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過10個成員。在所有的轉(zhuǎn)運載體中，GLUT1是被研究最為頻繁一個載體，其在正在增殖的細胞中表達量顯著增加。GLUT3主要作為神經(jīng)元葡萄糖轉(zhuǎn)運體，主要再神經(jīng)細胞中表達。除此之外，研究表明，在多種癌細胞中都高表達GLUTs家族蛋白，例如，神經(jīng)膠質(zhì)瘤、非小細胞肺癌、胃癌、卵巢癌等。GLUTs家族基因上調(diào)常常和細胞惡性癌變相關(guān)聯(lián)，但是，調(diào)節(jié)GLUTs家族基因表達的特定基因或信號通路還未明確。
有報道顯示，GLUT1基因表達受HIF-1蛋白的調(diào)控。PI3K-AKT信號通路也會調(diào)節(jié)GLUT1基因的表達。另一方面，Kawauchi等人，最近指出，GLUT3在小鼠的胚胎纖維母細胞中的表達受NF-kB的p53非依賴的形式調(diào)控。盡管，p53蛋白在基因毒性壓力應答中扮演重要的角色，p53非依賴形式的基因毒性應答也被報道。許多基因毒性刺激，例如，抗腫瘤藥物，UV射線，以及γ射線，會導致GLUT3基因表達的抑制以及葡萄糖代謝的減弱。這些結(jié)果和我們以及其他研究者近期發(fā)現(xiàn)的結(jié)果一致，暗示著，基因毒性壓力通過MEK-ERK（獨立于p53）通路控制著細胞凋亡和GLUT3基因表達。我們的結(jié)果顯示，GLUT3基因的表達水平十分敏感的影響著腫瘤細胞基因毒性脅迫。然而腫瘤細胞存活以及高表達GLUTs家族基因之間深層的機制仍不明朗。并且靶向GLUTs家族的化合物以及抗體很少被報道。
我們之前的研究表明，腫瘤相關(guān)的GLUT1或GLUT3，在衍生于宮頸癌Hela細胞和人細胞的雜交細胞以及正常的纖維細胞中表達。CGL4一種致瘤的雜交細胞，同時表達GLUT1和GLUT3，然而CGL1，一種不致瘤的雜交細胞，只表達GLUT1。這個腫瘤相關(guān)的GLUT3表達至少在轉(zhuǎn)錄水平確實存在。基于這個背景，以致瘤性的雜種Hela細胞代替高表達GLUT3的腫瘤細胞，篩選能夠優(yōu)先殺死Hela雜種細胞的藥物。通過篩選一個抑制劑文庫，我們堅定出了多個GSK-3β抑制劑作為潛在的先導藥物。這些抑制劑能夠在轉(zhuǎn)錄水平上抑制HeLa雜種細胞GLUT3基因表達。我們還證明了，這個抑制是基于NK-kB細胞通路但不依賴與p53的方式，來誘導細胞凋亡。更進一步，GSK-3β抑制結(jié)合DNA損傷藥劑（ADR，CPT）誘發(fā)了對高表達GLUT3的結(jié)腸癌細胞（Caco-2）的協(xié)同毒性，而對非致癌細胞A431毒性很小。
