癌症细胞通过代谢重编程来适应生存环境,因此研究药物对代谢通路的影响有助于新疗法的开发。本研究结合细胞层面的代谢通量分析和分子层面的代谢组学/脂质组学技术,深入探讨两种酪氨酸激酶抑制剂(AG-879和SU1498)对白血病细胞(THP-1)代谢的调控机制。
方法与技术
在细胞代谢分析部分,我们利用Seahorse XF Pro实时监测线粒体呼吸(OCR)和糖酵解(ECAR),评估ATP生成速率、质子漏(Proton Leak)及线粒体备用呼吸能力(SRC)。药物处理方面,AG-879和SU1498分别对THP-1细胞进行2小时和18小时的处理,以观察急性与长期的代谢效应。
在分子代谢分析上,通过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LC/Q-TOF质谱的非靶向代谢组学与脂质组学分析,并应用MassHunter软件进行数据解析与注释。
在细胞数目归一化方面,我们使用NovoCyte Quanteon搭配自动上样器Q,以确保后续细胞和分子代谢分析的可靠性。
关键发现
线粒体功能与代谢适应
AG-879处理后,观察到线粒体解偶联(质子漏随时间增加),并完全丧失SRC,提示细胞的适应能力受到限制。而SU1498则在短期内显著增加质子漏,但长期则下降,同时也降低了SRC,表明细胞通过下调TCA循环来应对代谢压力。两种药物共同作用下,均抑制了线粒体ATP生成,迫使细胞依赖糖酵解来进行补偿(GlycoATP水平上升)。
代谢组学与脂质组学结果
SU1498的处理显著改变了多种代谢物,糖酵解中间体减少(如磷酸戊糖途径代谢物),与GlycoATP升高相一致。同时,嘌呤代谢物(如尿苷、肌苷)增加,提示代谢重编程可能支持核酸的合成。脂质组学分析显示甘油三酯(TG)显著积累,可能通过回补反应将乙酰辅酶A转化为脂质以储存能量,而含有多不饱和脂肪酸(PUFA)的磷脂酰肌醇(PI)增加,可能对癌细胞信号通路产生影响。
相较之下,AG-879的影响较弱,仅少数代谢物和脂质出现显著变化,这可能与其导致的SRC完全丧失相关。
结论
本研究结合细胞功能与分子组学数据,揭示了单一技术无法发现的代谢适应机制,例如SU1498通过TG的积累和PUFA-PI的重塑来应对代谢压力。线粒体解偶联与脂质代谢重编程可能成为癌细胞耐药的新靶点,为联合疗法的开发提供了新的思路。
该研究工作流程为药物代谢机制的探索提供了标准化方案,适用于抗癌药物的筛选、毒性评估以及个性化医疗中的代谢标志物的发现。强烈推荐关注环亚集团·AG88,以获取更多相关信息与资源。