目的:肿瘤代谢重编程（Energy metabolism reprogramming）是肿瘤的特征之一,也是近年肿瘤研究热点。代谢途径在物种间高度保守,而代谢酶以复杂的方式动态变化,编码代谢酶的基因的改变是肿瘤代谢重编程的重要机制之一。肿瘤细胞内,代谢酶基因常常发生突变或扩增进而改变代谢物的水平,通过其“经典”酶促功能加速癌细胞的增殖;除此之外,多种代谢酶还表现出多样的“非经典”功能。明确代谢酶在肿瘤中的“经典”及“非经典”功能有助于我们将复杂的代谢表型与直观的分子表型联系起来,用于肿瘤的早期筛查以及生物标志物的筛选。胃癌（Gastric Cancer,GC）是全球第五大肿瘤,预后差,异质性较强。尽管已开展了胃癌领域相关的代谢研究,但不同研究的结果一致性较差,目前对GC的代谢改变的研究相对不足,且胃癌进展中代谢酶的作用及机制尚无深入研究。在本研究中,我们采用代谢组学筛选出了胃癌中显著激活的代谢通路——鞘脂合成途径,探讨了该途径关键酶丝氨酸棕榈酰酶长链亚基1（serine palmitoyltransferase long chain base subunit 1,SPTLC1）在胃癌中的作用,一方面,我们证实了SPTLC1在胃癌中的代谢部分依赖性“经典”功能,另一方面,我们也发现了沉默SPTLC1诱导胃癌细胞发生有丝分裂灾难（Mitotic catastrophe,MC）的“非经典”功能及其机制。本研究为胃癌的诊疗提供了新思路。方法:1、基于UPLC-MS/MS检测平台对来自8例胃癌患者的癌组织和癌旁组织进行全谱代谢组检测,利用软件Analyst 1.6.3处理质谱数据进行代谢物定性定量分析,结合单变量统计分析和多元统计分析方法筛选差异代谢物;2、利用在线数据集分析SPT酶亚基SPTLC1和SPTLC2在胃癌组织及癌旁组织中的表达情况,并比较SPTLC1与SPTLC2在胃癌组织中的表达差异;3、使用si RNA转染细胞进行目的基因的敲减、使用带FLAG标签的过表达质粒实现SPTLC1过表达;4、利用q RT-PCR和Western blotting实验验证胃癌细胞系中SPTLC1和SPTLC2的表达、敲减及过表达效率;5、利用细胞增殖抑制实验（MTS法）和集落形成实验验证敲减SPTLC1、SPTLC2以及质粒过表达SPTLC1对胃癌细胞增殖的影响;6、构建裸鼠皮下成瘤+in vivo si RNA瘤内注射模型进行体内实验,验证敲减SPTLC1后胃癌细胞增殖的变化;7、利用免疫组化检测裸鼠皮下肿瘤中SPTLC1及Ki-67的表达;8、使用鞘磷脂试剂盒检测胃癌细胞中敲减SPTLC1后鞘磷脂的变化;9、基于UPLC-MS/MS检测平台进行广泛靶向脂质代谢组学分析,检测SNU-216细胞中敲减SPTLC1后脂质水平的变化;10、利用细胞增殖抑制实验（MTS法）验证敲减SPTLC1后外源性补充鞘脂代谢产物胃癌细胞增殖能力的恢复情况;11、使用GSEA中的Hallmark数据集和KEGG数据集进行富集分析,预测胃癌中SPTLC1高表达的相关通路;12、利用免疫荧光（Immunofluorescence,IF）实验检测细胞内SPTLC1与纺锤体的共定位情况;13、利用流式细胞术检测敲减SPTLC1后胃癌细胞的细胞周期的变化;14、利用免疫荧光检测敲减SPTLC1后胃癌细胞发生有丝分裂灾难;15、利用免疫共沉淀（Co-Immunoprecipitation,co-IP）结合质谱分析筛选SPTLC1的互作蛋白;16、利用单细胞数据集验证SPTLC1互作蛋白在不同细胞群的表达;17、利用免疫荧光检测胃癌细胞内KIF4A与PRC1的共定位;18、使用co-IP证实SPTLC1与KIF4A及PRC1结合、KIF4A与PRC1结合;19、使用co-IP验证胃癌细胞中敲减SPTLC1后KIF4A与PRC1结合情况;20、采用Zdock软件进行蛋白质-蛋白质间的分子对接,使用Pymol2.3.0进行相互作用模式分析;21、使用co-IP验证SPTLC1与KIF4A/PRC1的结合位点;22、利用MTS法检测敲减/过表达SPTLC1的胃癌细胞使用紫杉醇处理后的细胞增殖能力差异。结果:1、基于LC-MS/MS的代谢组学分析结果提示人胃癌组织鞘脂代谢产物升高。8例胃癌患者的癌组织及癌旁组织的代谢组学差异分析结果提示,与癌旁组织相比,胃癌组织中部分鞘脂类物质显著上调。2、在线数据及细胞实验证实SPTLC1在胃癌中高表达。（1）使用TCGA等三个胃癌数据集比较SPTLC1、SPTLC2在胃癌组织和癌旁组织中的表达差异,SPTLC1在三个数据集中均提示癌组织中表达高;而SPTLC2仅在TCGA数据集提示胃癌组织中高表达,进一步利用TCGA分析发现胃癌患者中SPTLC1较SPTLC2表达高;（2）利用q RTPCR实验和Western blotting实验比较胃癌细胞系中SPTLC1及SPTLC2表达,无论是m RNA水平还是蛋白水平,SPTLC1的表达均明显高于SPTLC2。3、体外实验证实SPTLC1促进胃癌细胞增殖而SPTLC2对胃癌细胞增殖无显著影响。细胞增殖抑制实验（MTS法）和集落形成实验结果提示SNU-216和SGC-7901细胞中敲减SPTLC1后细胞增殖减弱,而过表达SPTLC1使细胞增殖能力增强;然而在这两株细胞中敲减STPLC2后细胞增殖能力无显著变化。4、体内实验证实沉默SPTLC1可抑制胃癌细胞的增殖。构建裸鼠皮下成瘤模型进行体内实验发现敲减SPTLC1后小鼠皮下肿瘤生长速度减慢,肿瘤切片免疫组化提示si SPTLC1组SPTLC1和Ki-67均减少。5、沉默SPTLC1使胃癌细胞内鞘脂代谢产物减少,且外源性补充鞘脂代谢产物仅部分恢复沉默SPTLC1导致的增殖抑制。（1）鞘磷脂试剂盒检测结果提示SNU-216及SGC-7901细胞中敲减SPTLC1后鞘磷脂减少;（2）靶向脂质代谢组学结果提示SNU-216细胞中敲减SPTLC1后鞘脂类物质减少;（3）恢复实验结果表明,敲减SPTLC1后外源性补充鞘脂代谢产物鞘氨醇-1-磷酸盐仅能部分恢复敲减SPTLC1导致的增殖抑制;6、SPTLC1调控胃癌细胞有丝分裂进程。（1）GSEA富集分析结果提示胃癌中SPTLC1高表达富集到G2M检查点、有丝分裂纺锤体、细胞周期等有丝分裂相关通路;（2）免疫荧光实验结果提示SNU-216和SGC-7901细胞内SPTLC1与纺锤体存在共定位;（3）流式细胞术结果提示SNU-216和SGC-7901细胞敲减SPTLC1后胃癌细胞周期阻滞到G2/M期;（4）免疫荧光实验提示SNU-216和SGC-7901细胞敲减SPTLC1后胃癌细胞发生有丝分裂灾难;7、胃癌细胞中沉默SPTLC1使KIF4A与PRC1结合减少发生有丝分裂灾难。（1）免疫共沉淀（CoImmunoprecipitation,co-IP）结合质谱分析结果筛选SPTLC1的互作蛋白并利用单细胞数据集进行分析,结果提示SPTLC1互作蛋白在上皮细胞中表达更高,并且在G2/M期细胞中表达更高。（2）免疫荧光实验结果提示SNU-216和SGC-7901细胞中KIF4A与PRC1存在共定位;（3）co-IP实验证实SPTLC1与KIF4A及PRC1结合,且KIF4A与PRC1互相结合;SNU-216和SGC-7901细胞敲减SPTLC1后KIF4A与PRC1结合减少;（4）利用ZDOCK软件进行的分子对接提示SPTLC1的N-端结构域和C-端结构域均能够分别与KIF4A、PRC1结合;（5）co-IP结果提示KIF4A结合于SPTLC1的N-端结构域,PRC1与SPTLC1的N-端结构域及C-端结构域均有结合;8、SPTLC1高表达在降低胃癌细胞紫杉醇敏感性中具有潜在作用。细胞增殖抑制实验结果提示,对比未干扰SPTLC1表达的SGC-7901细胞,敲减SPTLC1的细胞经一定浓度紫杉醇作用后存活率更低,过表达SPTLC1组经一定浓度紫杉醇作用后细胞存活率更高。结论:1、胃癌中鞘脂合成关键酶SPT酶亚基高表达、鞘脂合成途径激活;在促进胃癌细胞增殖方面,SPTLC1是更为重要的亚基,其高表达促进细胞增殖以及鞘脂合成,但SPTLC1促增殖作用是“部分代谢依赖性”的。2、SPTLC1是胃癌细胞有丝分裂进程中的关键蛋白,沉默SPTLC1抑制KIF4A/PRC1复合物的形成,继而诱导胃癌细胞发生有丝分裂灾难;3、SPTLC1高表达在降低胃癌细胞紫杉醇敏感性中具有潜在作用。