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神經發育程序劫持少突膠質細胞譜系驅動膠質母細胞瘤浸潤的機制研究
《Developmental Cell》:Neurodevelopmental hijacking of oligodendrocyte lineage programs drives glioblastoma infiltration
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月17日 來源:Developmental Cell 10.7
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本研究揭示膠質母細胞瘤(GBM)通過模擬未定型少突膠質前體細胞(OPCs)的發育程序,激活突觸活動(synaptic activity)和NOTCH信號通路,驅動腫瘤浸潤。關鍵轉錄因子ZEB1維持侵襲性表型,靶向分化可塑性(cell state plasticity)或成治療新策略。
膠質母細胞瘤(GBM)是最具侵襲性的腦惡性腫瘤,其浸潤特性導致手術難以根治。盡管腫瘤內部異質性(ITH)已被廣泛研究,但腫瘤周圍區(PT)浸潤細胞的分子特征仍不清楚。Wu等人通過多組學單細胞分析,發現PT區的祖細胞樣GBM細胞通過劫持少突膠質細胞(OPC)發育程序驅動浸潤,為治療提供了新思路。
研究團隊對11例GBM患者的PT區、腫瘤邊緣(TE)和核心(TC)進行多區域采樣,通過單細胞轉錄組和染色質可及性分析,發現PT區富集OPC樣和神經前體細胞樣(NPC1-like)惡性細胞,而TC區以間充質樣(MES-like)細胞為主?臻g轉錄組和多重免疫組化(mIHC)證實,PT區的SOX2+ ASCL1+細胞具有更強的浸潤特性。
PT區的OPC/NPC1樣細胞高表達突觸相關基因(如NRXN1、KCND3)和NOTCH通路基因。功能富集分析顯示,這些細胞激活了離子轉運、脂質合成等神經發育相關通路。通過構建“浸潤特征譜”,研究者發現其與臨床前模型中高遷移性GBM細胞的基因譜高度吻合(r=0.90)。
單細胞互作預測顯示,浸潤性高的OPC/NPC1樣細胞與谷氨酸能神經元(glutamatergic neurons)的互作數量顯著增加,主要通過突觸黏附分子(如neuroligins)和谷氨酸信號介導?臻g轉錄組驗證了這類細胞與神經元的共定位,且鄰近神經元的惡性細胞高表達浸潤特征基因。間接共培養實驗證實,神經元共培養可顯著提升GBM細胞的遷移能力(p<0.05)。
通過整合染色質可及性與轉錄組數據,研究者發現ZEB1、ASCL1和TCF家族成員是浸潤性OPC/NPC1樣細胞的關鍵調控因子。體外實驗表明,CRISPR敲除ZEB1可降低侵襲性(p=0.004),并促進細胞向成熟少突膠質細胞(COP)樣狀態分化。
浸潤性GBM細胞的DNA甲基化模式與胎兒腦中未定型OPCs相似,表現為分化相關基因(如PLP1)啟動子高甲基化,而神經活性配體-受體基因低甲基化。染色質可及性分析進一步顯示,NOTCH通路基因在浸潤細胞中更開放,提示其通過“發育程序劫持”維持干細胞樣特性。
該研究揭示了GBM浸潤的“神經發育劫持”模型:腫瘤細胞通過模仿未定型OPCs的轉錄和表觀遺傳特征,利用神經元互作和突觸信號增強遷移能力。靶向ZEB1或分化可塑性(如NOTCH抑制劑聯合分化療法)可能成為突破當前治療瓶頸的新策略。
樣本的區域異質性和手術電凝損傷可能影響數據質量,但研究者通過獨立隊列和正交數據集驗證了關鍵發現。未來需進一步探索浸潤細胞的動態演化過程。
所有數據已公開于NCBI GEO(GSE274987等),代碼托管于Zenodo。該研究為理解腫瘤-微環境互作提供了范式,并推動針對分化潛能的治療開發。
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