论文部分内容阅读
肿瘤代谢是肿瘤生物学领域最经典的研究方向之一，在癌基因和肿瘤抑制剂被发现之前半个世纪就已经出现。肿瘤代谢的研究基础是：1.肿瘤细胞的代谢与正常细胞不同；2.肿瘤细胞的代谢改变是为了适应和维持其恶性增殖的需要。与正常细胞相比，恶性肿瘤细胞的整体代谢框架和能量代谢模式发生了显著变化，包括葡萄糖、氨基酸、脂肪酸和核苷酸代谢等方面，被称为代谢重编程(Metabolic reprogramming)。随着研究的深入，恶性肿瘤细胞的代谢改变与其恶性行为之间的联系越来越受关注，肿瘤代谢领域的研究有助于揭示肿瘤治疗的潜在靶点。
氧化磷酸化和糖酵解是细胞能量代谢的主要方式。上世纪20年代，德国生物学家OttoWarburg在实验中首先发现，即便是在氧气供应充足的条件下，恶性肿瘤细胞依然偏好于利用糖酵解进行代谢，这种现象被称为“Warburg效应”或者“有氧糖酵解”。Warburg效应已被证实存在多数肿瘤类型中，是恶性肿瘤细胞的重要特征之一，也是经典的代谢重编程途径。起初，研究者们认为Warburg效应的产生原因是肿瘤细胞线粒体功能障碍，无法进行氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation, OXPHOS)。然而越来越多的研究显示，恶性肿瘤细胞的线粒体功能可保持完整，包括肿瘤干细胞在内的多种肿瘤细胞，均有活跃的氧化磷酸化功能。
丙酮酸是连接胞浆糖酵解与线粒体氧化磷酸化的关键分子，是细胞代谢网络中的关键节点。丙酮酸脱氢酶E1α亚单位(Pyruvate dehydrogenase E1 alpha subunit，PDHA1)是丙酮酸进入线粒体后，转化为乙酰辅酶A的限速酶，将糖有氧氧化与三羧酸循环(Tricarboxylic acid cycle，TCA cycle)和氧化磷酸化连接起来。PDHA1的适当表达是氧化磷酸化能正常进行的重要前提条件。PDHA1表达缺失将导致细胞氧化磷酸化障碍，进而迫使细胞进行代谢重编程。
目前在肿瘤代谢研究方向的共识性结论有：①Warburg效应(有氧糖酵解)是恶性肿瘤细胞的主要特征之一，它对于肿瘤恶性行为的维持起着重要作用；②某些类型肿瘤的OXPHOS功能活跃，OXPHOS有助于这些肿瘤的增殖、转移和耐药等。需要注意的是，不同肿瘤类型之间存在代谢异质性。不同组织来源的细胞受自身代谢网络局限，具有不同的代谢表型，即便是在相同条件下启动代谢重编程时，其重编程的代谢路径或代谢模式也可能存在差别。
为进一步研究糖代谢(糖酵解和氧化磷酸化)重编程对不同类型肿瘤代谢框架的影响，探讨代谢重编程在肿瘤发生、发展中的作用，本研究选取两株不同组织来源的肿瘤细胞系(食管癌KYSE450细胞、前列腺癌DU145细胞)，分别利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除其氧化磷酸化关键酶PDHA1基因，建立了两株氧化磷酸化障碍的肿瘤细胞模型(KYSE450PDHA1-/-细胞、DU145PDHA1-/-细胞)，通过检测细胞模型的能量代谢变化，了解PDHA1基因敲除对肿瘤细胞糖代谢的影响；通过代谢组学分析，研究肿瘤细胞代谢重编程的改变；通过体外细胞实验以及动物成瘤实验，探讨PDHA1基因敲除对肿瘤细胞生物学行为的影响；并对代谢和生物学改变的分子机制进行分析。
第一部分:PDHA1基因敲除肿瘤细胞模型的建立和鉴定
研究方法:
1.使用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，分别对食管癌KYSE450细胞系、前列腺癌DU145细胞系进行PDHA1基因敲除，挑选单克隆，建立稳定的PDHA1基因敲除肿瘤细胞模型作为实验组细胞(即氧化磷酸化障碍肿瘤细胞系)，对应的亲本细胞为对照组细胞。
2.分别使用免疫细胞化学、蛋白免疫印记法检测氧化磷酸化障碍肿瘤细胞系中PDHA1蛋白表达，验证基因敲除情况。
3.应用SeahorseXFe96细胞能量代谢分析仪，分别检测细胞内葡萄糖氧化磷酸化偶联的细胞耗氧量(OCR)、以及胞外糖酵解偶联的产酸能力(ECAR)，了解肿瘤细胞模型中氧化磷酸化和糖酵解情况，分析PDHA1基因敲除对细胞能量代谢的影响；检测细胞培养基中葡萄糖含量改变，了解细胞对葡萄糖消耗情况。
研究结果:
1.成功构建了稳定的PDHA1基因敲除食管癌细胞和前列腺癌细胞模型，分别为KYSE450PDHA1-/-细胞和DU145PDHA1-/-细胞。
2.KYSE450PDHA1-/-细胞的氧化磷酸化被明显抑制，糖酵解显著增强，对葡萄糖消耗量也大幅增加，细胞代谢呈现为典型的Warburg效应。
3.前列腺癌DU145细胞在PDHA1基因敲除后，氧化磷酸化被抑制，但糖酵解速率无显著变化，葡萄糖消耗较亲本细胞减少，细胞能量代谢活动减弱。
第二部分:肿瘤细胞模型生物学行为及成瘤能力的研究
研究方法:
1.使用长时间活细胞动态成像系统(Incucyte FLR)检测细胞生长增殖；使用流式细胞术检测细胞周期。
2.使用平板细胞克隆形成实验检测细胞克隆形成能力；划痕实验检测细胞迁移能力；Transwell小室实验检测细胞侵袭能力；使用与化疗药物共培养的平板细胞克隆形成实验，检测细胞对化疗的耐受性。
3.使用裸鼠移植瘤形成实验，观察肿瘤细胞模型在裸鼠体内成瘤能力的变化；HE染色观察移植瘤组织的病理结构。
4.使用免疫组化染色检测移植瘤中CD31蛋白表达情况，计算移植瘤微血管密度，检测诱导肿瘤血管生成能力变化。
研究结果:
1.较亲本细胞而言，食管癌氧化磷酸化障碍细胞系(KYSE450PDHA1-/-细胞)生长速度明显加快，增殖能力显著增强；流式细胞周期显示，G1期细胞比例明显减少，S期细胞比例增加，细胞周期加快；克隆形成能力明显增强，细胞迁移能力增强，侵袭能力显著提高，对化疗耐受性明显增加。
2.前列腺癌氧化磷酸化障碍细胞系(DU145PDHA1-/-细胞)生长速度较亲本细胞减慢；G1期细胞比例显著增加，G2/M期细胞比例降低，提示细胞周期阻滞；克隆形成能力明显下降，细胞迁移及侵袭能力显著减弱；对化疗药物耐受性降低。
3.KYSE450PDHA1-/-细胞形成的移植瘤生长较快，体积较大，重量较重，提示成瘤能力增强；移植瘤组织HE染色显示，肿瘤细胞分化较差，形态多样，排列紊乱，恶性程度增加。
4.DU145PDHA1-/-细胞形成的移植瘤生长较慢，体积较小，重量较轻，提示成瘤能力减弱；移植瘤组织HE染色显示，肿瘤细胞体积及细胞核体积相对较小，核质比相对降低，细胞恶性程度相对减弱。
5.两株肿瘤细胞模型形成的移植瘤组织中，微血管密度均增加，提示其诱导肿瘤血管生成能力增强。
第三部分PDHA1基因敲除对代谢重编程的影响
研究方法
1.使用GC-TOF-MS代谢组学检测方法，筛选和鉴定PDHA1基因敲除肿瘤细胞模型与其亲本细胞间存在显著差异的代谢物；通过对差异代谢物的代谢通路富集分析，了解两组细胞间发生改变的代谢通路。
2.检测细胞培养基中谷氨酰胺含量的变化，了解细胞对谷氨酰胺消耗情况；对谷氨酰胺消耗增加的肿瘤细胞模型进行谷氨酰胺剥夺实验，通过检测细胞增殖抑制情况，验证细胞对谷氨酰胺的依赖性。
3.使用蛋白印记法，检测支链氨基酸代谢途径中关键酶的表达，了解支链氨基酸分解代谢的变化。
研究结果:
1.GC-TOF-MS代谢组学检测结果显示，KYSE450PDHA1-/-细胞较其亲本细胞间，存在丰度差异的已知代谢物有51个，存在明显改变的代谢通路有9个，其中较重要差异代谢通路有：丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢；精氨酸和脯氨酸代谢；嘧啶代谢；柠檬酸循环(三羧酸循环)。
2.KYSE450PDHA1-/-细胞谷氨酰胺消耗量较亲本细胞显著增加；谷氨酰胺剥夺条件下，KYSE450PDHA1-/-细胞生长增殖受到明显抑制，细胞呈现谷氨酰胺依赖。支链氨基酸转移酶1(BCAT1)蛋白表达在KYSE450PDHA1-/-细胞中显著升高，提示该细胞中支链氨基酸分解代谢明显增强。
3.前列腺癌细胞代谢组学检测结果显示，DU145PDHA1-/-较其亲本细胞间有差异性代谢物67个，改变明显的代谢通路12个，其中较重要差异代谢通路有：精氨酸和脯氨酸代谢；丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢。
4.DU145PDHA1-/-细胞谷氨酰胺消耗量较亲本细胞DU145显著降低；相应的剥夺谷氨酰胺培养对DU145细胞的抑制作用更强；DU145PDHA1-/-细胞BCAT1表达明显降低，提示其支链氨基酸分解代谢减弱。
第四部分代谢重编程及生物学行为改变的机制研究
研究方法
1.分别对KYSE450PDHA1-/-细胞、DU145PDHA1-/-细胞及其对照组细胞进行转录组学测序，检测实验组与对照组细胞的差异表达基因，分析差异表达基因相关GO及KEGG通路变化，探讨可能对细胞代谢和生物学行为产生影响的信号通路；使用RT-PCR验证测序结果的可信性。
2.使用蛋白免疫印记法分别检测P53、磷酸化P53、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)、血管生成素2(ANG2)和血管内皮生长因子A(VEGFA)的蛋白表达；使用流式细胞术检测耐药基因ABCG2表面抗原的表达情况。
研究结果
1.转录组学测序结果显示，KYSE450PDHA1-/-细胞与亲本细胞存在差异表达基因共2665个，以上调基因为主(1803个)；差异基因最富集的通路主要为与肿瘤相关通路、P13K-Akt信号通路及MAPK信号通路。RT-PCR检测了与肿瘤发生相关、上调最显著的9个基因，结果与测序结果一致，证实转录组结果的可信性。
2.DU145PDHA1-/-细胞与亲本细胞存在差异表达基因共2538个，以下调基因为主(1710个)；差异基因最富集的通路主要为P13K-Akt信号通路及肿瘤相关通路。
3.P13K-Akt信号通路可能参与了PDHA1基因敲除肿瘤细胞代谢重编程及肿瘤发生发展过程。
4.在KYSE450PDHA1-/-细胞中，P53及磷酸化P53蛋白表达均显著降低，提示P53低表达可能促进了Warburg效应的发生，并使细胞逃逸凋亡、获得增殖优势；葡萄糖转运蛋白1表达显著升高，增强了KYSE450PDHA1-/-细胞对葡萄糖的摄取能力，有利于糖代谢过程；耐药基因ABCG2表面抗原表达升高，提示ABCG2参与了细胞对化疗药物的耐受。
5.KYSE450PDHA1-/-细胞的ANG2及VEGFA表达均显著升高，提示其参与了KYSE450PDHA1-/-细胞诱导的肿瘤血管生成；而DU145PDHA1-/-细胞中ANG2及VEGFA表达均无增加，提示OXPHOS障碍肿瘤细胞系诱导血管生成的分子机制并不相同。
研究结论:
1.敲除食管癌KYSE450细胞和前列腺癌DU145细胞的有氧氧化关键酶PDHA1基因，均可抑制细胞氧化磷酸化，构建氧化磷酸化障碍肿瘤细胞模型。
2.KYSE450PDHA1-/-细胞发生糖代谢重编程，糖酵解代谢显著增强，葡萄糖消耗明显增加，呈现典型的Warburg效应；同时细胞对谷氨酰胺依赖性增强，支链氨基酸代谢活跃；在生物学行为改变方面，细胞增殖、侵袭、迁移能力和化疗耐受性均提高，细胞恶性程度显著增强。
3.DU145PDHA1-/-细胞在氧化磷酸化被阻断后，糖酵解并无明显增强，葡萄糖消耗减少，糖代谢减弱；细胞对谷氨酰胺消耗减少，支链氨基酸代谢减弱；同时细胞的增殖、侵袭和迁移能力减弱，对化疗更加敏感，恶性程度明显降低。
4.PI3K-Akt信号通路可能参与了PDHA1基因敲除肿瘤细胞增殖和代谢重编程的调控。
氧化磷酸化和糖酵解是细胞能量代谢的主要方式。上世纪20年代，德国生物学家OttoWarburg在实验中首先发现，即便是在氧气供应充足的条件下，恶性肿瘤细胞依然偏好于利用糖酵解进行代谢，这种现象被称为“Warburg效应”或者“有氧糖酵解”。Warburg效应已被证实存在多数肿瘤类型中，是恶性肿瘤细胞的重要特征之一，也是经典的代谢重编程途径。起初，研究者们认为Warburg效应的产生原因是肿瘤细胞线粒体功能障碍，无法进行氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation, OXPHOS)。然而越来越多的研究显示，恶性肿瘤细胞的线粒体功能可保持完整，包括肿瘤干细胞在内的多种肿瘤细胞，均有活跃的氧化磷酸化功能。
丙酮酸是连接胞浆糖酵解与线粒体氧化磷酸化的关键分子，是细胞代谢网络中的关键节点。丙酮酸脱氢酶E1α亚单位(Pyruvate dehydrogenase E1 alpha subunit，PDHA1)是丙酮酸进入线粒体后，转化为乙酰辅酶A的限速酶，将糖有氧氧化与三羧酸循环(Tricarboxylic acid cycle，TCA cycle)和氧化磷酸化连接起来。PDHA1的适当表达是氧化磷酸化能正常进行的重要前提条件。PDHA1表达缺失将导致细胞氧化磷酸化障碍，进而迫使细胞进行代谢重编程。
目前在肿瘤代谢研究方向的共识性结论有：①Warburg效应(有氧糖酵解)是恶性肿瘤细胞的主要特征之一，它对于肿瘤恶性行为的维持起着重要作用；②某些类型肿瘤的OXPHOS功能活跃，OXPHOS有助于这些肿瘤的增殖、转移和耐药等。需要注意的是，不同肿瘤类型之间存在代谢异质性。不同组织来源的细胞受自身代谢网络局限，具有不同的代谢表型，即便是在相同条件下启动代谢重编程时，其重编程的代谢路径或代谢模式也可能存在差别。
为进一步研究糖代谢(糖酵解和氧化磷酸化)重编程对不同类型肿瘤代谢框架的影响，探讨代谢重编程在肿瘤发生、发展中的作用，本研究选取两株不同组织来源的肿瘤细胞系(食管癌KYSE450细胞、前列腺癌DU145细胞)，分别利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除其氧化磷酸化关键酶PDHA1基因，建立了两株氧化磷酸化障碍的肿瘤细胞模型(KYSE450PDHA1-/-细胞、DU145PDHA1-/-细胞)，通过检测细胞模型的能量代谢变化，了解PDHA1基因敲除对肿瘤细胞糖代谢的影响；通过代谢组学分析，研究肿瘤细胞代谢重编程的改变；通过体外细胞实验以及动物成瘤实验，探讨PDHA1基因敲除对肿瘤细胞生物学行为的影响；并对代谢和生物学改变的分子机制进行分析。
第一部分:PDHA1基因敲除肿瘤细胞模型的建立和鉴定
研究方法:
1.使用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，分别对食管癌KYSE450细胞系、前列腺癌DU145细胞系进行PDHA1基因敲除，挑选单克隆，建立稳定的PDHA1基因敲除肿瘤细胞模型作为实验组细胞(即氧化磷酸化障碍肿瘤细胞系)，对应的亲本细胞为对照组细胞。
2.分别使用免疫细胞化学、蛋白免疫印记法检测氧化磷酸化障碍肿瘤细胞系中PDHA1蛋白表达，验证基因敲除情况。
3.应用SeahorseXFe96细胞能量代谢分析仪，分别检测细胞内葡萄糖氧化磷酸化偶联的细胞耗氧量(OCR)、以及胞外糖酵解偶联的产酸能力(ECAR)，了解肿瘤细胞模型中氧化磷酸化和糖酵解情况，分析PDHA1基因敲除对细胞能量代谢的影响；检测细胞培养基中葡萄糖含量改变，了解细胞对葡萄糖消耗情况。
研究结果:
1.成功构建了稳定的PDHA1基因敲除食管癌细胞和前列腺癌细胞模型，分别为KYSE450PDHA1-/-细胞和DU145PDHA1-/-细胞。
2.KYSE450PDHA1-/-细胞的氧化磷酸化被明显抑制，糖酵解显著增强，对葡萄糖消耗量也大幅增加，细胞代谢呈现为典型的Warburg效应。
3.前列腺癌DU145细胞在PDHA1基因敲除后，氧化磷酸化被抑制，但糖酵解速率无显著变化，葡萄糖消耗较亲本细胞减少，细胞能量代谢活动减弱。
第二部分:肿瘤细胞模型生物学行为及成瘤能力的研究
研究方法:
1.使用长时间活细胞动态成像系统(Incucyte FLR)检测细胞生长增殖；使用流式细胞术检测细胞周期。
2.使用平板细胞克隆形成实验检测细胞克隆形成能力；划痕实验检测细胞迁移能力；Transwell小室实验检测细胞侵袭能力；使用与化疗药物共培养的平板细胞克隆形成实验，检测细胞对化疗的耐受性。
3.使用裸鼠移植瘤形成实验，观察肿瘤细胞模型在裸鼠体内成瘤能力的变化；HE染色观察移植瘤组织的病理结构。
4.使用免疫组化染色检测移植瘤中CD31蛋白表达情况，计算移植瘤微血管密度，检测诱导肿瘤血管生成能力变化。
研究结果:
1.较亲本细胞而言，食管癌氧化磷酸化障碍细胞系(KYSE450PDHA1-/-细胞)生长速度明显加快，增殖能力显著增强；流式细胞周期显示，G1期细胞比例明显减少，S期细胞比例增加，细胞周期加快；克隆形成能力明显增强，细胞迁移能力增强，侵袭能力显著提高，对化疗耐受性明显增加。
2.前列腺癌氧化磷酸化障碍细胞系(DU145PDHA1-/-细胞)生长速度较亲本细胞减慢；G1期细胞比例显著增加，G2/M期细胞比例降低，提示细胞周期阻滞；克隆形成能力明显下降，细胞迁移及侵袭能力显著减弱；对化疗药物耐受性降低。
3.KYSE450PDHA1-/-细胞形成的移植瘤生长较快，体积较大，重量较重，提示成瘤能力增强；移植瘤组织HE染色显示，肿瘤细胞分化较差，形态多样，排列紊乱，恶性程度增加。
4.DU145PDHA1-/-细胞形成的移植瘤生长较慢，体积较小，重量较轻，提示成瘤能力减弱；移植瘤组织HE染色显示，肿瘤细胞体积及细胞核体积相对较小，核质比相对降低，细胞恶性程度相对减弱。
5.两株肿瘤细胞模型形成的移植瘤组织中，微血管密度均增加，提示其诱导肿瘤血管生成能力增强。
第三部分PDHA1基因敲除对代谢重编程的影响
研究方法
1.使用GC-TOF-MS代谢组学检测方法，筛选和鉴定PDHA1基因敲除肿瘤细胞模型与其亲本细胞间存在显著差异的代谢物；通过对差异代谢物的代谢通路富集分析，了解两组细胞间发生改变的代谢通路。
2.检测细胞培养基中谷氨酰胺含量的变化，了解细胞对谷氨酰胺消耗情况；对谷氨酰胺消耗增加的肿瘤细胞模型进行谷氨酰胺剥夺实验，通过检测细胞增殖抑制情况，验证细胞对谷氨酰胺的依赖性。
3.使用蛋白印记法，检测支链氨基酸代谢途径中关键酶的表达，了解支链氨基酸分解代谢的变化。
研究结果:
1.GC-TOF-MS代谢组学检测结果显示，KYSE450PDHA1-/-细胞较其亲本细胞间，存在丰度差异的已知代谢物有51个，存在明显改变的代谢通路有9个，其中较重要差异代谢通路有：丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢；精氨酸和脯氨酸代谢；嘧啶代谢；柠檬酸循环(三羧酸循环)。
2.KYSE450PDHA1-/-细胞谷氨酰胺消耗量较亲本细胞显著增加；谷氨酰胺剥夺条件下，KYSE450PDHA1-/-细胞生长增殖受到明显抑制，细胞呈现谷氨酰胺依赖。支链氨基酸转移酶1(BCAT1)蛋白表达在KYSE450PDHA1-/-细胞中显著升高，提示该细胞中支链氨基酸分解代谢明显增强。
3.前列腺癌细胞代谢组学检测结果显示，DU145PDHA1-/-较其亲本细胞间有差异性代谢物67个，改变明显的代谢通路12个，其中较重要差异代谢通路有：精氨酸和脯氨酸代谢；丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢。
4.DU145PDHA1-/-细胞谷氨酰胺消耗量较亲本细胞DU145显著降低；相应的剥夺谷氨酰胺培养对DU145细胞的抑制作用更强；DU145PDHA1-/-细胞BCAT1表达明显降低，提示其支链氨基酸分解代谢减弱。
第四部分代谢重编程及生物学行为改变的机制研究
研究方法
1.分别对KYSE450PDHA1-/-细胞、DU145PDHA1-/-细胞及其对照组细胞进行转录组学测序，检测实验组与对照组细胞的差异表达基因，分析差异表达基因相关GO及KEGG通路变化，探讨可能对细胞代谢和生物学行为产生影响的信号通路；使用RT-PCR验证测序结果的可信性。
2.使用蛋白免疫印记法分别检测P53、磷酸化P53、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)、血管生成素2(ANG2)和血管内皮生长因子A(VEGFA)的蛋白表达；使用流式细胞术检测耐药基因ABCG2表面抗原的表达情况。
研究结果
1.转录组学测序结果显示，KYSE450PDHA1-/-细胞与亲本细胞存在差异表达基因共2665个，以上调基因为主(1803个)；差异基因最富集的通路主要为与肿瘤相关通路、P13K-Akt信号通路及MAPK信号通路。RT-PCR检测了与肿瘤发生相关、上调最显著的9个基因，结果与测序结果一致，证实转录组结果的可信性。
2.DU145PDHA1-/-细胞与亲本细胞存在差异表达基因共2538个，以下调基因为主(1710个)；差异基因最富集的通路主要为P13K-Akt信号通路及肿瘤相关通路。
3.P13K-Akt信号通路可能参与了PDHA1基因敲除肿瘤细胞代谢重编程及肿瘤发生发展过程。
4.在KYSE450PDHA1-/-细胞中，P53及磷酸化P53蛋白表达均显著降低，提示P53低表达可能促进了Warburg效应的发生，并使细胞逃逸凋亡、获得增殖优势；葡萄糖转运蛋白1表达显著升高，增强了KYSE450PDHA1-/-细胞对葡萄糖的摄取能力，有利于糖代谢过程；耐药基因ABCG2表面抗原表达升高，提示ABCG2参与了细胞对化疗药物的耐受。
5.KYSE450PDHA1-/-细胞的ANG2及VEGFA表达均显著升高，提示其参与了KYSE450PDHA1-/-细胞诱导的肿瘤血管生成；而DU145PDHA1-/-细胞中ANG2及VEGFA表达均无增加，提示OXPHOS障碍肿瘤细胞系诱导血管生成的分子机制并不相同。
研究结论:
1.敲除食管癌KYSE450细胞和前列腺癌DU145细胞的有氧氧化关键酶PDHA1基因，均可抑制细胞氧化磷酸化，构建氧化磷酸化障碍肿瘤细胞模型。
2.KYSE450PDHA1-/-细胞发生糖代谢重编程，糖酵解代谢显著增强，葡萄糖消耗明显增加，呈现典型的Warburg效应；同时细胞对谷氨酰胺依赖性增强，支链氨基酸代谢活跃；在生物学行为改变方面，细胞增殖、侵袭、迁移能力和化疗耐受性均提高，细胞恶性程度显著增强。
3.DU145PDHA1-/-细胞在氧化磷酸化被阻断后，糖酵解并无明显增强，葡萄糖消耗减少，糖代谢减弱；细胞对谷氨酰胺消耗减少，支链氨基酸代谢减弱；同时细胞的增殖、侵袭和迁移能力减弱，对化疗更加敏感，恶性程度明显降低。
4.PI3K-Akt信号通路可能参与了PDHA1基因敲除肿瘤细胞增殖和代谢重编程的调控。