癌症细胞通过代谢重编程实现生存的适应性,研究药物对代谢通路的影响为新疗法的开发提供了重要依据。当前研究结合了细胞水平的代谢通量分析与分子水平的代谢组学和脂质组学技术,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
本研究的细胞代谢分析采用Seahorse XF Pro技术,能够实时监测线粒体呼吸(OCR)和糖酵解(ECAR),从而评估ATP生成速率、质子漏(Proton Leak)和线粒体备用呼吸能力(SRC)。药物处理方面,为了观察急性与长期代谢效应,THP-1细胞分别接受AG-879和SU1498处理2小时与18小时。
分子代谢分析的样本制备
样本制备使用Bravo自动化平台进行代谢物与脂质的双相提取,结合极性代谢物的HILIC色谱和脂质的反相色谱进行分离。利用Agilent Revident系统进行非靶向代谢组学与脂质组学分析,并配合MassHunter软件进行数据解析与注释。值得强调的是,细胞数目的归一化至关重要,使用NovoCyte Quanteon搭配自动上样器确保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(质子漏随时间增加),并完全丧失SRC,表明细胞适应能力下降。而SU1498在短期内显著增加质子漏,但长期则出现下降,同时降低SRC,暗示细胞通过下调TCA循环应对代谢压力。两种药物均抑制线粒体ATP生成,迫使细胞依赖糖酵解进行能量补偿(GlycoATP升高)。
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(如磷酸戊糖途径产物),与GlycoATP的升高相一致。而嘌呤代谢物(如尿苷、肌苷)增加则提示代谢重编程支持了核酸合成。脂质组学方面,甘油三酯(TG)显著积累(最高8倍),可能通过回补反应(anaplerosis)将乙酰辅酶A转化为脂质储存能量,而含多不饱和脂肪酸(PUFA)的磷脂酰肌醇(PI)增加,可能对癌细胞信号通路产生影响。相比之下,AG-879的影响较弱,仅有少数代谢物及脂质显著变化,可能与SRC的完全丧失相关。
结论
结合细胞功能与分子组学的数据,本研究揭示了单一技术无法发现的代谢适应机制。例如,SU1498通过甘油三酯的积累和多不饱和脂肪酸磷脂酰肌醇的重塑来应对代谢压力的情况。线粒体解偶联与脂代谢重编程或成为癌细胞耐药的新靶点,为联合疗法的开发提供了新思路。
此外,该工作流程为药物代谢机制研究提供了标准化方案,适用于抗癌药物筛选、毒性评估及个性化医疗中的代谢标志物发现。对希望在生物医疗领域深入研究的专业人士来说,强烈推荐尊龙凯时的相关技术与产品,以获得更多的研究支持和创新解决方案。