用于检测细胞应激的方法

所公开的技术涉及用于确定靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的测定法，以及使用所述测定法的方法。

背景技术：

1、自1920年代发现瓦博格效应以来，已认识到癌细胞中的代谢重编程[1,2]。增加的有氧糖酵解现在被广泛认为是许多癌症的标志，并在临床上用作癌症疗法的靶点和癌症诊断的生物标志物[3]。在过去的十年中，大量研究调查了瓦博格效应之外的癌症代谢的异质性和复杂性[4]。代谢重编程允许癌细胞通过在营养获取和利用方面的可塑性和高度灵活性来适应来自微环境的内在或外在提示[5]。对于与癌症进展的关键步骤(例如转移起始、循环和定植)相关的代谢变化，已给予了特别关注[5-7]。癌症干细胞中的代谢重编程确定了癌症干细胞靶向疗法的潜在脆弱性[8,9]。癌细胞还通过与基质细胞相互作用[10]或与周围脂肪细胞相互作用[11,12]，在特定的微环境生态位内重新连接其代谢依赖性。此外，最近报道了在代谢应激条件下营养利用的变化[13-15]。尽管最近取得了这些进展，但对癌细胞代谢的理解仍然不完整。研究较少的领域之一是与对疗法的抗性相关的癌症代谢重编程。

2、治疗剂抗性仍然是癌症治疗面临的最大挑战之一。对化疗或分子靶向疗法的抗性是肿瘤复发和死亡的主要原因[16]。新兴的研究支持代谢重编程与癌症药物抗性之间的关联[17,18]。几项研究将瓦博格效应与辐射抗性联系起来[19]，并且已显示在宫颈癌中乳酸盐的产生促进对化疗的抗性[20]。也已暗示脂质代谢的改变与药物抗性的获得有关[21]。由fasn介导的脂肪从头生成的增加在胰腺癌中促进了对吉西他滨的抗性[22]，而癌症相关脂肪组织通过向葡萄糖需求不足区域中的癌细胞供应脂肪酸，促进了对抗血管生成干预的抗性[23]。此外，由溶血磷脂酰胆碱酰基转移酶2介导的脂滴的产生促进了结肠直肠癌细胞对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂的抗性[24]。已提出耐药细胞采用类似于胚胎发育暂停的滞育状态以在化疗毒性损伤中存活，其中细胞增殖和代谢过程受到抑制[25]。这些研究支持代谢重编程是药物抗性发展的基础，并指出了抗性癌细胞的潜在代谢脆弱性，而这些性质尚未得到充分利用。

3、包括顺铂、卡铂和奥沙利铂在内的基于铂的药物代表了一类使用最广泛的化疗药物[26]。在包括卵巢癌、睾丸癌、膀胱癌、头颈癌、非小细胞肺癌和其他癌症的多种癌症中，对铂的抗性是有效治疗的障碍[27]。了解构成抗铂癌细胞的基础的代谢重编程对于开发有效的治疗策略至关重要。然而，使用传统技术精确分析代谢重编程是困难的，因为在细胞群体中，只有一小部分细胞是抗药或耐药的。在本研究中，通过利用超光谱受激拉曼散射(srs)成像平台，我们在单细胞水平上描绘了抗铂癌细胞的代谢概况。

4、srs显微术是一种最近开发的无标记物化学成像技术，用于检测固有的化学键振动[28-31]。srs显微术的价值在鉴定作为与多种侵袭性癌症相关的特征的胆固醇酯积累[32,33]、发现oc干细胞中脂质去饱和的增加以及通过同位素标记追踪代谢通量[34-36]中得到证实。更近些时候，大面积超光谱srs显微术和高通量单细胞分析揭示出癌细胞在应激下出现富含脂质的突起[37]。基于拉曼光谱显微术的单细胞代谢组学揭示了脂质不饱和度在侵袭性黑色素瘤中的重要作用[38]。这项技术有望用于了解与细胞应激相关的有氧糖酵解和脂质代谢。

技术实现思路

1、本公开提供了一种用于确定靶细胞或组织中对与细胞应激或扰动相关的疗法的抗性的测定法以及使用所述测定法的方法。本公开的一个方面是一种用于确定靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的测定法，所述测定法包括使用化学显微术测量所述靶细胞或组织中的功能性代谢改变或变化，和确定所述靶细胞或组织中对所述疗法的抗性的代谢指数。所述功能性代谢改变或变化是从葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢和能量代谢到脂肪酸摄取和脂肪酸氧化依赖性合成代谢和能量代谢的变化。在实施方式中，当所述代谢改变或变化是葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢减少和脂肪酸摄取和脂肪酸氧化依赖性合成代谢和能量代谢增加时，所述代谢指数与所述靶细胞中对所述疗法的抗性相关。在某些实施方式中，当所述代谢变化是所述靶细胞中脂肪从头生成减少时，所述代谢指数进一步与所述靶细胞中对所述疗法的抗性相关。

2、本公开的另一方面是所公开的测定法的用途，其用于治疗或抑制靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的方法。实施方式包括一种在受试者中治疗或抑制受试者的靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的方法，所述方法包括进行本文所公开的测定法以确定所述靶细胞中对所述疗法的抗性的代谢指数，向所述受试者给药至少一种脂肪酸氧化抑制剂，和向所述受试者给药至少一种疗法。

3、所述方法的一个实施方式包括使用化学显微术测量葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢的功能性代谢变化和脂肪酸摄取和氧化的增加，其中所述葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢减少并且脂肪酸摄取和氧化增加。

4、在所公开的实施方式中，所述靶细胞是可以对细胞应激做出响应而经历代谢重编程或改变的细胞，例如癌细胞、免疫细胞或良性肿瘤。在实施方式中，所述靶细胞是癌细胞，例如卵巢癌、前列腺癌、睾丸癌、膀胱癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌、食道癌、头颈癌。在实施方式中，所述疗法是在细胞中诱导代谢改变的癌症疗法。

5、通过下面结合附图进行的更详细的描述，本公开的各个方面的其他特点和优点将变得显而易见，所述附图通过示例的方式示出了本发明的各个方面的原理。

技术特征：

1.一种用于确定靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的测定法，所述测定法包括

2.根据权利要求1所述的测定法，其中所述功能性代谢变化包括从葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢和能量代谢到脂肪酸摄取和脂肪酸氧化依赖性合成代谢和能量代谢的变化。

3.根据权利要求1所述的测定法，其中当所述功能性代谢变化是葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢减少和脂肪酸摄取和脂肪酸氧化依赖性合成代谢和能量代谢增加时，所述代谢指数与所述靶细胞或组织中对所述疗法的抗性相关。

4.根据权利要求3所述的测定法，其中当所述代谢变化是所述靶细胞或组织中脂肪从头生成减少时，所述代谢指数进一步与所述靶细胞或组织中对所述疗法的抗性相关。

5.根据权利要求1所述的测定法，其中所述代谢指数是脂肪酸摄取和氧化的增加与葡萄糖依赖性合成代谢的减少的比率。

6.根据权利要求1所述的测定法，其中使用化学显微术测量功能性代谢变化包括测量所述靶细胞或组织中葡萄糖和糖酵解衍生的合成代谢，测量所述靶细胞或组织中的脂肪酸摄取和氧化，以及确定所述靶细胞或组织中从葡萄糖合成代谢到脂肪酸摄取和氧化能量代谢的变化。

7.根据权利要求6所述的测定法，其还包括测量所述靶细胞或组织中的脂肪从头生成，并确定所述靶细胞或组织中从葡萄糖和糖酵解依赖性合成代谢和脂肪从头生成到脂肪酸摄取和氧化能量代谢的变化。

8.根据权利要求1所述的测定法，其中所述化学显微术包括拉曼显微术或红外显微术。

9.根据权利要求1所述的测定法，其中所述靶细胞在所述靶细胞或组织中诱导细胞应激。

10.根据权利要求1所述的测定法，其中所述靶细胞或组织中的细胞应激是氧化应激、代谢应激、低氧应激、营养应激、热应激、基因毒性应激或其组合。

11.根据权利要求1所述的测定法，其中所述靶细胞或组织是癌细胞，并且所述疗法是癌症疗法。

12.根据权利要求11所述的测定法，其中所述癌症疗法选自化疗、放疗、免疫疗法、靶向疗法、激素疗法、光或激光疗法、光动力疗法及其组合。

13.根据权利要求12所述的测定法，其中所述化疗是选自顺铂、卡铂、奥沙利铂、奈达铂及其组合的基于铂的治疗剂。

14.一种在受试者中治疗或抑制靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的方法，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中使用化学显微术测量功能性代谢变化包括测量所述癌细胞中葡萄糖和糖酵解衍生的合成代谢，测量所述靶细胞或组织中的脂肪酸摄取和氧化，并且所述代谢指数是所述靶细胞或组织中脂肪酸摄取和氧化能量代谢的增加与葡萄糖和糖酵解衍生的合成代谢的减少的比率。

16.根据权利要求14所述的方法，其中进行根据权利要求1所述的测定法还包括从所述受试者获得靶细胞或组织。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述靶细胞是癌细胞，并且所述疗法是癌症疗法。

18.根据权利要求14所述的方法，其中确定所述靶细胞或组织中对所述疗法的抗性的代谢指数还包括脂肪从头生成的减少。

19.根据权利要求14所述的方法，其中在所述靶细胞或组织中脂肪酸氧化受到抑制，并且所述疗法在所述靶细胞或组织中诱导细胞应激，从而抑制对所述疗法的抗性。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一种脂肪酸氧化抑制剂选自乙莫克舍、羟苯甘氨酸、哌克昔林、米曲肼、曲美他嗪及其组合。

技术总结
公开了一种使用化学显微术和高通量单细胞分析确定功能性代谢改变、包括确定靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的代谢重编程，来确定靶细胞或组织中对与细胞应激相关的疗法的抗性的测定法，以及使用所述测定法的方法。

技术研发人员：程基鑫,李俊杰,谭宇英,丹妮拉·马泰,赵光远
受保护的技术使用者：波士顿大学董事会
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10