目前医疗上对胶质祖细胞异质性对脑恶性肿瘤的作用机制不明确,辛辛那提儿童医院医疗中心Q. Richard Lu博士通过应用谱系靶向的单细胞转录组学发现在肿瘤发生期间有中间
祖细胞出现过度增殖并逐渐被重新编程为易于进一步转化的
干细胞状态,并最终确认了Zfp36l1会使少突胶质细胞-星形胶质细胞谱系转变和胶质瘤生长。
新生小鼠和脑癌模型在发育过程中的脑组织单细胞遗传分析使科学家能够发现高度侵袭性、致命性和治疗抗性脑癌的驱动分子。辛辛那提儿童医院医疗中心Q. Richard Lu博士极其研究团队的数据表明,原始少突胶质细胞祖细胞重编程为干性状态在胶质瘤的发生和发展中起重要作用。该研究的主要分子靶点是一种名为Zfp36l1的蛋白质,它启动的生物学程序对小鼠健康的早期大脑发育至关重要,但反过来却有助于促进脑癌的发展。
研究人员了解到,Zfp36l1(一种将不同RNA结合在一起的蛋白质)失调导致神经谱系祖细胞生长速度加快,以至于当它们转变为癌细胞时,它们具有快速生长干性细胞的特性。对于欠分化的原始少突胶质细胞祖细胞尤其如此。这一发现为研究人员提供了一个想法。当研究人员使用小RNA干扰分子抑制Zpf36l1基因在小鼠和人类胶质瘤肿瘤细胞中的表达时,它显着降低了胶质瘤细胞生长和扩散的速度。
单细胞转录组学
研究人员使用单细胞转录组学作为他们研究的基础。这使他们能够识别和比较每个发育中的神经胶质脑细胞和发展成癌性胶质母细胞瘤细胞中的所有RNA。这包括过渡少突胶质细胞和星形胶质细胞祖细胞的不同群体,特别是支持胶质母细胞瘤快速生长的早期pri-OPC祖细胞。
研究人员表示,这项研究很重要,因为在开发允许进行单细胞分析的新技术之前,导致高级别胶质母细胞瘤的极其多样化的遗传学和脑细胞类型很难被明确。
为了明确他们在小鼠胶质瘤模型中的观察结果是否适用于人脑肿瘤中的肿瘤形成,研究人员还分析了患者捐赠的人类肿瘤细胞的单细胞转录组学。他们在人类少突胶质细胞祖细胞中发现了类似的群体和遗传特征。细胞已退化为较不发达的有丝分裂状态,并呈现出快速生长的干细胞样脑细胞的特征,为肿瘤发生奠定了基础。
临床前研究正在进行中
研究人员强调他们的数据是在小鼠和其他脑癌实验室模型中产生,因此,将实验结果转化为患者治疗为时过早。研究人员表示,这项研究确实提供了重要的线索,用于对抗通常致命的癌症。
胶质母细胞瘤是星形细胞肿瘤中恶性程度最高的胶质瘤,是最难治愈的肿瘤之一。目前,Q. Richard Lu博士和他的团队确信通过阻断Zfp36l1功能能够抑制胶质母细胞瘤的生长,并已着手进一步研发Zfp36l1抑制剂。