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實(shí)驗(yàn)室人員： PI：童雪梅 副教授：張萍，吳麗芳 實(shí)驗(yàn)師：李亞葵，朱曄敏 研究生：劉琪，童靈鋒，胡蕾，季迎寧，徐南南，陳章兵
研究方向 本研究組致力于研究腫瘤、脂肪肝和糖尿病等代謝性疾病的調(diào)控機(jī)制。主要包括： 1. 研究包括轉(zhuǎn)酮醇酶在內(nèi)的磷酸戊糖途徑代謝酶在腫瘤和代謝性疾病中的作用和機(jī)制 2. 研究Mondo家族轉(zhuǎn)錄因子（MondoA和ChREBP）在腫瘤微環(huán)境代謝中的作用和機(jī)制。
研究進(jìn)展： 1. 研究包括轉(zhuǎn)酮醇酶在內(nèi)的磷酸戊糖途徑代謝酶在腫瘤和代謝性疾病中的作用和機(jī)制 1）轉(zhuǎn)酮醇酶（TKT）在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用及機(jī)制。 轉(zhuǎn)酮醇酶（Transketolase，TKT） 是磷酸戊糖途徑（Pentose Phosphate Pathway, PPP）非氧化階段的代謝酶，能夠調(diào)控細(xì)胞5-磷酸核糖（R5P）和NADPH水平。R5P作為核苷酸合成的重要原料，在腫瘤細(xì)胞代謝中一直備受關(guān)注。環(huán)境和現(xiàn)代生活方式的改變導(dǎo)致肝損傷的發(fā)生越來(lái)越普遍，在各種急性和慢性肝病進(jìn)程中常常伴隨著不同程度的肝損傷，肝損傷會(huì)引起基因組不穩(wěn)定，誘導(dǎo)基因突變和肝癌的發(fā)生，因此研究肝損傷在肝癌發(fā)生中的作用和調(diào)控機(jī)制具有非常重要的臨床意義和轉(zhuǎn)化價(jià)值。 通過(guò)構(gòu)建了肝臟特異性敲除TKT的小鼠品系，發(fā)現(xiàn)在二乙基亞硝胺（DEN）誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷模型中，TKT缺失的肝細(xì)胞中，DEN誘導(dǎo)的DNA損傷減少。代謝組學(xué)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在DEN誘導(dǎo)肝損傷的情況下，缺失TKT增加肝細(xì)胞5-磷酸核糖（R5P）水平，促進(jìn)核苷酸從頭合成。此外，缺失TKT導(dǎo)致肝細(xì)胞NADPH水平降低和ROS水平增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)外源添加核酸，能夠減輕DEN誘導(dǎo)的DNA損傷、壞死和炎癥。TKT的缺失能夠明顯減輕DEN和高脂誘導(dǎo)的肝癌發(fā)生。這項(xiàng)研究成果揭示了TKT的缺失通過(guò)加速核苷酸合成增加基因組穩(wěn)定性，抑制壞死和炎癥，進(jìn)而減少DEN誘導(dǎo)的肝細(xì)胞DNA損傷和肝癌發(fā)生，為肝癌的防治提供了新思路。
2）轉(zhuǎn)酮醇酶（TKT）在代謝性疾病中的作用及機(jī)制。 通過(guò)構(gòu)建脂肪細(xì)胞特異性敲除TKT的小鼠品系，發(fā)現(xiàn)在高脂飲食喂養(yǎng)下，與對(duì)照組小鼠相比，敲除鼠的體脂含量減少，肝脂肪變性減輕，胰島素抵抗緩解，葡萄糖耐受增強(qiáng)，能量消耗增加。通過(guò)對(duì)高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠白色脂肪組織進(jìn)行代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)TKT缺失的白色脂肪組織PPP非氧化階段代謝物增加，糖酵解途徑的代謝物減少。但是，TCA循環(huán)中的代謝物含量沒有明顯變化，提示來(lái)源于其他非糖營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝物可能代償性地進(jìn)入TCA循環(huán)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析顯示，脂肪分解途徑在TKT敲除的脂肪組織中上調(diào)最為顯著。 進(jìn)一步研究證實(shí)TKT缺失導(dǎo)致脂肪動(dòng)員和脂肪酸β-氧化的多個(gè)酶基因表達(dá)增加，脂肪分解和脂肪酸β-氧化加速。為了證明TKT缺失導(dǎo)致葡萄糖進(jìn)入TCA循環(huán)不足進(jìn)而增加脂肪分解，通過(guò)在體外培養(yǎng)脂肪組織測(cè)定脂肪分解時(shí)添加丙酮酸，發(fā)現(xiàn)丙酮酸不僅減少脂肪分解產(chǎn)生甘油和脂肪酸，而且有效減少TKT敲除鼠和野生鼠脂肪組織脂肪分解活性的差異。這項(xiàng)研究不但揭示了磷酸戊糖途徑非氧化支路在脂肪組織糖脂代謝重塑中的重要作用，而且為臨床治療代謝性疾病提供了新思路和新策略。
2. 研究Mondo家族轉(zhuǎn)錄因子（MondoA和ChREBP）在腫瘤微環(huán)境代謝中的作用和機(jī)制。 首先分析了結(jié)直腸癌患者T細(xì)胞的單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)（Zhang L et al. Nature. 2018），發(fā)現(xiàn)與外周Treg細(xì)胞相比，結(jié)直腸癌浸潤(rùn)Treg細(xì)胞下調(diào)TXNIP的表達(dá)，并發(fā)生代謝重編程，表現(xiàn)出高葡萄糖消耗的特性。 TXNIP轉(zhuǎn)錄受Mondo家族轉(zhuǎn)錄因子MondoA和ChREBP/MondoB調(diào)控。通過(guò)分析Mondo家族轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)MondoA在Treg細(xì)胞中特異性高表達(dá)，但MondoA-TXNIP轉(zhuǎn)錄調(diào)控軸在免疫細(xì)胞代謝調(diào)節(jié)中的生理作用尚不明確。隨后通過(guò)構(gòu)建Treg細(xì)胞特異性敲除MondoA的小鼠，深入探究發(fā)現(xiàn)MondoA-TXNIP轉(zhuǎn)錄調(diào)控軸缺失的結(jié)直腸癌浸潤(rùn)Treg細(xì)胞增加了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Glut1表達(dá)和細(xì)胞膜定位，從而有更強(qiáng)的葡萄糖攝取和糖酵解代謝能力。 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在氧化偶氮甲烷（Azoxymethane, AOM）和葡聚糖硫酸鈉（Dextran Sulfate Sodium Salt, DSS）小鼠結(jié)直腸癌模型中，抑制MondoA-TXNIP調(diào)控軸能誘導(dǎo)糖酵解代謝模式下的Th17-like Treg細(xì)胞，其免疫抑制功能較正常Treg細(xì)胞下降，因而進(jìn)一步促進(jìn)Th17型炎癥。 研究也證實(shí)了Th17型炎癥會(huì)進(jìn)一步誘導(dǎo)CD8+ T細(xì)胞表達(dá)PD-1并導(dǎo)致其抗腫瘤功能減弱，從而加速結(jié)直腸癌的發(fā)生和發(fā)展。靶向IL-17A的anti-IL17A抗體能顯著抑制結(jié)直腸癌發(fā)生，anti-IL-17A抗體聯(lián)合anti-PD-1抗體治療進(jìn)一步縮小結(jié)直腸腫瘤體積。 綜上所述，該研究闡明了MondoA-TXNIP轉(zhuǎn)錄調(diào)控軸對(duì)腫瘤微環(huán)境中Treg細(xì)胞代謝模式以及可塑性的關(guān)鍵調(diào)控作用和重要機(jī)理，同時(shí)為治療結(jié)直腸癌提供了可能的干預(yù)靶點(diǎn)和治療方法
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