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谷氨酰胺剥夺通过提高CSTA抑制三阴性乳腺癌骨转移

摘要

研究目的：世界卫生组织国际癌症研究机构发布的全球必威体育精装版数据显示，2020年

全球新增癌症病人约1930万人，其中女性乳腺癌占11.7%，在数量上已经首次超越

了肺癌的11.4%，是全球新诊断人数最多的癌症。骨转移现象在晚期乳腺癌患者中

十分常见，在所有乳腺癌转移患者中，骨转移约占75%。其中又以三阴性乳腺癌的

骨转移危害性最大，这些转移性三阴性乳腺癌细胞到达骨后，将改变骨内的微生态，

破坏破骨细胞和成骨细胞的功能平衡。导致患者出现骨质破坏、病理性骨折、疼痛、

高血钙等不良预后结局。近些年的研究表明，双膦酸盐，地舒单抗等抗骨吸收疗法

可有效抑制骨破坏，然而，临床上仍有相当一部分晚期乳腺癌患者经历了骨转移，

更加不幸的是，一旦发生骨转移，绝大多数乳腺癌将进入不可逆转期，临床治愈机

会将大大减低，据统计，晚期乳腺癌患者骨转移后5年总生存率仅为22.8%。因此，

为了进一步明确乳腺癌骨定向转移的机理，在过去的二十年里，研究者们重点关注

了乳腺癌骨转移相关机制，然而，令人遗憾的是，截至目前乳腺癌骨转移患者的生

存质量及生存率仍亟待改善，乳腺癌骨转移的机制尚有大量具有临床科研价值的机

制有待挖掘。近些年，随着代谢组学日益火热，越来越多的科研人员将目光投向代

谢物质对于肿瘤及其预后的影响。癌细胞经常将其代谢从有氧糖酵解改变为脂质代

谢和氨基酸代谢，以适应无限增殖和远处转移的恶性生物学行为。导致代谢物质和

模式在肿瘤细胞转移中的重要性日益突出。乳腺癌骨转移涉及一系列重要的步骤，

包括乳腺癌细胞从原发肿瘤脱落、对失巢凋亡的抵抗和骨的定居。然而，谷氨酰胺

代谢如何参与这些过程仍不清楚。谷氨酰胺代谢变化导致的下游改变仍需深入研究。

CSTA（CystatinA）作为半胱氨酸蛋白酶抑制剂，参与了重要的生理和病理过程，

包括抑制肿瘤发生和肿瘤进展。目前CSTA已被提议作为癌症的预后和诊断工具。

但CSTA抑制肿瘤及预后的上下游因素并未完全阐述透彻。本研究旨在通过一系列

实验阐明谷氨酰胺剥夺导致的三阴性乳腺癌骨转移减弱及其相关的机制。

研究方法：（1）体内外实验确定谷氨酰胺剥夺与三阴性乳腺癌细胞骨转移之间

的关系。(2)生物信息学及基础实验证明谷氨酰胺剥夺及骨转移之间的共同调控基

因。(3)构建稳定敲低CSTA的三阴性乳腺癌细胞株，验证其骨转移能力变化情况。

(4)体内外实验证明CSTA沉默与谷氨酰胺剥夺所减弱的癌细胞骨转移之间的关系；

CSTA沉默导致的乳腺癌骨转移变化与谷氨酰胺剥夺及谷氨酰胺代谢小分子抑制剂

使用之间的关系。

研究结果：本研究发现谷氨酰胺剥夺导致三阴性乳腺癌骨转移能力显著下降。

生物信息分析谷氨酰胺剥夺导致CSTA在内的多个基因上升，同时，CSTA也作为

乳腺癌高低骨转移细胞株的差异基因。此后，在敲低乳腺癌细胞株中CSTA表达后，

显著增加了乳腺癌细胞的恶行行为，而且CSTA的沉默导致由谷氨酰胺剥夺所减弱

的癌细胞骨转移重新恢复。最后，体内实验表明CSTA稳定敲除细胞株骨转移能力

增强，破骨能力增强。反向证明了CSTA沉默导致的乳腺癌细胞骨转移增强被谷氨

酰胺剥夺及谷氨酰胺代谢小分子抑制剂减弱。

结论：CSTA是一个受谷氨酰胺代谢调控的基因。谷氨酰胺剥夺通过提高CSTA

抑制乳腺癌细胞的骨转移。本研究为探寻乳腺癌骨转移的发病机制和进展方式提供

了新的视角。也为临床治疗乳腺癌骨转移患者提供了新的思路。

硕士研究生：钟旭港（骨科学）

指导教师：毕擎（主任医师）

关键词：谷氨酰胺；代谢；骨转移；CSTA

Glutaminedeprivationinhibitsbonemetastasisoftriplenegative

breastcancerbyincreasingCSTA

Abstract

Purpose:AccordingtothelatestglobaldatareleasedbytheInternational