พยาธิกำเนิดระดับโมเลกุลของการลดระดับการแสดงออกของ G6PD ในเซลล์มะเร็งปอด

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Molecular pathogenesis by suppressing G6PD in lung cancer cells

Author

พรชัย อนันตสมบูรณ์, คณะแพทยศาสตร์

Year (A.D.)

2017

Document Type

Thesis

First Advisor

ชาลิสา หลุยเจริญ ชีพสุนทร

Second Advisor

พูลลาภ ชีพสุนทร

Faculty/College

Faculty of Medicine (คณะแพทยศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิทยาศาสตร์การแพทย์

DOI

10.58837/CHULA.THE.2017.1203

Abstract

ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งของเซลล์มะเร็ง คือ การเปลี่ยนแปลงรูปแบบการใช้พลังงานและเมตาบอลิซึม ซึ่งวิถีเพนโตสฟอสเฟตเป็นวิถีที่ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์ โดยมีเอนไซม์กลูโคส 6 ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส (G6PD) เป็นกุญแจสำคัญในปฏิกิริยา จากการศึกษาก่อนหน้าพบว่า G6PD มีการแสดงออกมากขึ้นในเซลล์มะเร็งหลายชนิด เช่นเซลล์มะเร็งตับ อีกทั้งจากการทดสอบระดับการแสดงออกของยีนเทียบกับเซลล์ปกติโดยใช้โปรแกรม CU-DREAM (Connection Up- and Down-Regulation Expression Analysis of Microarrays) พบว่า G6PD มีการแสดงออกเพิ่มมากขึ้นในเซลล์มะเร็งตับ และมะเร็งปอด โดยมะเร็งปอดสามารถพบได้เป็นอันดับ 2 ของผู้ป่วยมะเร็ง อีกทั้งอัตราการรอดชีวิตภายหลังการตรวจพบโรคมะเร็งปอดนั้นต่ำ ปัจจุบันพบว่ายังมีผู้ป่วยมะเร็งปอดบางรายที่ไม่ตอบสนองต่อยาและวิธีการรักษาแบบอื่น งานวิจัยนี้จึงศึกษาระดับการแสดงออกและบทบาทของ G6PD ต่อมะเร็งปอดทั้งในเนื้อเยื่อของผู้ป่วยมะเร็งปอดและเซลล์เพาะเลี้ยง ในการศึกษาวิจัยในครั้งนี้ ได้ทำการย้อมตัวอย่างชิ้นเนื้อจากผู้ป่วยมะเร็งปอดชาวไทย 64 รายพบการย้อมติด G6PD ในส่วนของเซลล์มะเร็งทั้งหมดเมื่อเทียบกับเซลล์ปกติข้างเคียง อีกทั้งพบการย้อมติด G6PD ใน non-small cell (NSCLC) ร้อยละ 81.8 (36/44 ราย) และ small cell ร้อยละ 10 (2/20) ซึ่งแสดงให้เห็นว่า G6PD มีความสำคัญต่อมะเร็งปอดโดยเฉพาะชนิด NSCLC อีกทั้งผลการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ G6PD โดยใช้ DHEA และการลดระดับการแสดงออกของ G6PD โดย siRNA สามารถยับยั้งระดับการเพิ่มจำนวนเซลล์, migration และ colony formation ใน NCI-H1975 และ NCI-H292 ได้ โดยการยับยั้งเอนไซม์ G6PD ไปรบกวนการแสดงออกของโปรตีนต่างๆ ที่ควบคุม DNA methylation และ apoptosis โดยไปเพิ่มขึ้นการแสดงออกของยีน DNMT3a และ Bax/Bcl-2 ซึ่งการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวน่าจะส่งผลให้วัฏจักรของเซลล์หยุดลง ระดับ apoptosis เพิ่มขึ้น และ ระดับ methylation ของ genome ที่เปลี่ยนแปลงไป ส่งผลกระทบให้การเพิ่มจำนวนของเซลล์มะเร็งปอดถูกยับยั้ง ผลการวิจัยทั้งหมดแสดงให้เห็นถึงบทบาทของเอนไซม์ G6PD ที่มีความสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนาของเซลล์มะเร็งปอดชนิด NSCLC ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ในทางการแพทย์ที่จะพัฒนายายับยั้งการทำงานของเอนไซม์ G6PD ในการรักษามะเร็งต่อไปในอนาคต

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

Metabolic reprogramming is one important cancer hallmark characterized by the up-regulation of biosynthetic and bioenergetic pathways such as pentose phosphate pathway (PPP). Glucose 6-phosphate dehydrogenase (G6PD) is a key enzyme in PPP, highly expressed in many cancerous tissues, for example, liver cancer. Analysis of gene expression datasets available for several types of cancers using CU-DREAM (Connection Up- and Down-Regulation Expression Analysis of Microarrays) revealed that G6PD was significantly up-regulated in liver and lung cancers (p<0.05). Lung cancer is the second most common cause of cancer death. Survival rate of patients with lung cancer after diagnosis was low. Moreover, some patients were not responded to anticancer drugs and chemotherapy. Therefore, this research was proposed to investigate the roles for G6PD in lung cancer, both in vivo and in vitro studies. Immunohistochemical study of lung cancer biopsy tissue samples from 64 Thai patients demonstrated that all lung cancer cells were strongly positive for G6PD as compared to surrounding normal cells. The majority of non-small cell lung cancer (NSCLC) tissue samples (81.8%; 36/44 cases) were stained positive for G6PD. On the contrary, only 2 cases out of 20 (10.0%) of small cell lung cancer tissue samples were stained positive for G6PD. These findings suggested that G6PD may play a significant role in NSCLC. Results further showed that suppression of G6PD using G6PD inhibitor (DHEA) and siRNA decreased cell proliferation, cell migration and colony formation of NSCLC cell lines, including NCI-H292 and NCI-H1975. Suppression of G6PD also altered expression levels of genes involved in DNA methylation and apoptosis. For example, DNMT3a and Bax/Bcl-2 were increased after the suppression of G6PD. It was postulated that altered expression of these genes could lead to cell cycle arrest, apoptosis and genomic hypermethylation and therefore suppressing of NSCLC proliferation. The results of this study indicate that G6PD has important roles in NSCLC progression Thus, suppression of G6PD may be potential therapeutic strategy for lung cancer.

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.

Recommended Citation

อนันตสมบูรณ์, พรชัย, "พยาธิกำเนิดระดับโมเลกุลของการลดระดับการแสดงออกของ G6PD ในเซลล์มะเร็งปอด" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 1693.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/1693