目的:研究证实肿瘤生酮疗法（ketogenic diet,KD）敏感性依赖于酮体代谢酶的低表达,但由于肿瘤代谢的异质性,KD干预下部分肿瘤细胞的酮体代谢酶可被重新激活,导致治疗失败。本研究旨在构建基于代谢重编程的结肠癌分子分型,探讨不同结肠癌细胞的代谢异质性及其在生酮培养状态下发生线粒体代谢重编程的机制,为基于代谢分子分型的生酮治疗及其联合干预措施提供理论依据。方法:1.通过GEPIA分析TCGA数据库中275例结肠癌患者转录组数据,筛选出与癌旁具有表达差异的糖代谢及酮体代谢重编程相关的靶点分子。通过从GEO数据库获取的808例结肠癌患者信息,对上述差异表达分子进行生存分析及聚类分析,构建与预后相关的代谢表型,在180点组织芯片组织水平进行验证。2.构建低糖饥饿模型,通过检测不同结肠癌细胞在低糖培养条件下线粒体压力曲线及糖酵解压力曲线差异、代谢酶谱表达变化,共聚焦显微镜观察线粒体形态改变,验证不同P53突变状态的结肠癌细胞的代谢异质性,并进一步研究营养缺乏状态下细胞发生代谢重编程的机制。3.通过检测生酮培养状态下不同结肠癌细胞线粒体膜电位水平,胞内ATP产生、细胞增殖速率,验证酮体代谢酶水平表达差异所致的酮体利用差异。通过特异性干扰酮体核心分解酶OXCT1,研究OXCT1表达水平对结肠癌细胞酮体代谢的影响。4.通过检测P53突变型细胞在P53变构激活剂作用下细胞能量代谢表型、线粒体膜电位水平、细胞增殖速率、胞内ATP产生、胞内乙酰辅酶A含量,代谢酶谱表达变化,共聚焦显微镜观察线粒体形态改变,验证P53激活剂将突变型P53逆转成野生型P53并改变线粒体代谢重编程的机制。5.构建BALB/C-nu裸鼠结肠癌HT29皮下荷瘤模型,通过测量标准饮食组、生酮饮食组、P53激活剂组、生酮饮食联合P53激活剂组裸鼠瘤体大小、营养状态、血糖血酮变化、瘤体组织代谢酶表达水平变化,研究生酮治疗及P53激活剂联合治疗对抑制结肠癌HT29移植瘤生长的安全性及有效性。结果:1.通过对结肠癌转录组数据库分析,筛选出与癌旁具有表达差异的糖代谢及酮体分解代谢相关的靶点分子:GLUT1、PFKFB3、PKM、LDHA、PGC1a、BDH1、OXCT1、ACAT1。基于组织芯片生存分析及生酮饮食代谢调节治疗特点,将结肠癌患者癌组织分子分型分为预后显著不同的3类:预后最差的糖酵解型-酮体代谢缺陷型(Glycolysis+/Ketolysis-:GLUT1^high or PFKFB3^high、OXCT1^low or ACAT1^low),中位生存期（mOS）为22个月;中间型——非糖酵解型-酮体代谢缺陷型(Glycolysis^-/Ketolysis^-:GLUT1^low and PFKFB3^low、OXCT1^low or ACAT1^low),mOS为30个月;糖酵解型-酮体代谢型(Glycolysis⁺/Ketolysis⁺:GLUT1^high or PFKFB3^high、OXCT1^high and ACAT1^high),mOS为47.5个月;预后最好的——非糖酵解型-酮体代谢型(Glycolysis^-/Ketolysis⁺:GLUT1^low and PFKFB3^low,OXCT1^high and ACAT1^high),至观察截点死亡患者不足50%,mOS有待进一步延长随访时间。2.不同结肠癌细胞间糖酵解及酮体代谢酶表达水平具有显著异质性。在低糖培养条件下,P53野生型细胞发生糖酵解水平增强的代谢改变,而P53 R273位点突变型细胞在低糖培养48h可被诱导成氧化磷酸化型,表现为线粒体融合增加,氧化磷酸化代谢潜能增加,呼吸链复合物I表达增加,同时酮体代谢酶OXCT1被显著诱导激活。3.生酮培养状态下不同结肠癌细胞对酮体利用能力存在显著差异,酮体代谢酶BDH1、OXCT1、ACAT1均高表达的癌细胞可利用酮体作为能量来源,产生ATP并促进细胞增殖。特异性干扰酮体核心分解酶OXCT1,细胞对酮体的利用能力显著降低。4.P53激活剂可将突变型P53逆转成野生型,可促进线粒体分裂,降低氧化磷酸化代谢水平及潜能,抑制线粒体呼吸链复合物表达;同时逆转了细胞在生酮状态下诱导的代谢适应,通过抑制氧化磷酸化水平,降低胞内乙酰辅酶A含量,从而别构抑制了酮体分解酶OXCT1的表达。5.动物实验验证了糖酵解型/酮体代谢缺陷型移植瘤对生酮治疗的敏感性,单独生酮组及P53激动剂联用组对肿瘤生长具有显著的抑制效果。瘤体分子检测显示P53突变型肿瘤的酮体代谢酶在生酮治疗后可被明显诱导表达,联用P53激活剂可逆转表达激活,进而发挥协同抑瘤作用。结论:基于联合P53突变状态和代谢重编程特点联合构建的代谢分型,可预测生酮饮食代谢调节治疗的敏感性,并可为制定个体化的代谢调节治疗策略提供理论依据,也为后续临床研究奠定基础。