CD：南京医科大学汪强虎团队，揭示胶质母细胞瘤进化关键

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CD：南京医科大学汪强虎团队，揭示胶质母细胞瘤进化关键
7 n4 {8 }; s* \6 u) c! b来源：奇点糕 2022-11-10 15:13& w7 o7 Q' Y2 y( n: k3 @% X
，此项研究找到了处于不同演化阶段的IDH野生型GBM病灶的分子“标记“NES。具有高NES特征的肿瘤细胞也拥用更高的可塑性，能更好的“制造”对自己有利的微环境。比如，招募并驯化巨噬细胞，而这些被驯化的9 z2 Q. ^( f4 L; p
免疫细胞是我们人体免疫系统的重要组成部分。2 L: n" H% J3 @, L, G" w
如果把我们的免疫系统想象成一支军队，那免疫细胞就是这支军队中的一个个士兵，他们分工合作守护着我们的健康。谁能想到兢兢业业的免疫细胞居然会在我们体内的“异己”——肿瘤细胞的策反下，成为自己的敌人呢？
2 d1 Y$ S  d; Z: C4 U今天就给大家讲讲肿瘤细胞是如何“劫持“免疫细胞成为“帮凶”并一起成长的。
8 S/ V* ~, j/ S近日，由南京医科大学汪强虎领衔的研究团队，在国际顶尖肿瘤学期刊Cancer Discovery发表最新研究成果[1]。他们首次利用异柠檬酸脱氢酶（IDH）野生型胶质母细胞瘤（GBM）多发病灶模型，揭示了肿瘤与免疫微环境协同自然演化的过程，为GBM的治疗提供了新的潜在靶点。
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文章首页截图
; u& I' s2 {1 ?+ k9 H6 zIDH野生型GBM是成人中最常见和最具侵袭性的脑肿瘤。目前，患者平均生存期仅为15个月，且易复发[2]。
9 T/ B- ~1 x4 k* K免疫治疗的发展和临床应用为多种癌症带来了希望，但似乎还未给GBM患者带来福音，其中的一个重要原因就是GBM中存在明显的免疫抑制肿瘤微环境[3]。
! ?% z+ q8 {# h: i2 P4 G1 X比如肿瘤浸润巨噬细胞，它们不但不消灭肿瘤细胞，反而通过分泌各种细胞因子促进肿瘤的生长和耐药[4]。因此，系统地描述GBM进展过程中肿瘤免疫微环境的形成及其特点，对研发GBM的治疗新方法、新靶点来说至关重要。
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" k% `0 `- W$ `$ d为此，研究人员收集了4名诊断为多发病灶IDH野生型GBM患者（NJ01、NJ02、TT01和TT02）的肿瘤组织，每位患者采集2个GBM病变。从这些肿瘤组织中共分离得到61062个单细胞，开展单细胞RNA测序（scRNA-seq），并对测序数据进行了深入分析。3 P7 p' S. N, }9 e. N
多发病灶GBM是指患者同时发生一个以上的肿瘤病变，在临床上较罕见。大多数多发病灶GBM在早期阶段是从一个肿瘤前体细胞克隆开始，经历长期的平行遗传演化而成。这些多发病灶可能会反应肿瘤进展的各个阶段，是研究GBM与肿瘤微环境协同自然演化的好模型[5]。
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/ ]- i9 f- A- `( J$ Z; |多发病灶GBM的单细胞测序及其他数据分析流程图% W1 W  |% p2 M2 H4 f$ T# {& U# T# U
测序结果表明，同一患者的不同病灶具有共同的祖先，并在空间上相互隔离独自演化，存在潜在的演化顺序。第一病灶更古老，而第二病灶相对“年轻”；第二病灶中的肿瘤细胞就像新生的“竹笋”，最终可能发展为第一病灶中肿瘤细胞的表型。4 g& g5 z$ W) t
为了寻找具有不同演化顺序病灶的分子“标记”，研究人员通过比较不同基因在第一、二病灶间的表达情况，最终筛选得到12个基因作为GBM的自然进化特征（NES）。这些特征基因与凋亡、血管生成和缺氧等途径相关。与“年轻”病灶相比，“年老”病灶中有更多的肿瘤细胞表达NES基因（P<0.001）。
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( \- X  G; P8 b" p不同演化顺序GBM病灶中表达NES的肿瘤细胞百分比- E8 p  i% `, t1 T1 H5 ^
随后，研究人员发现处于不同发展阶段、不同状态的肿瘤细胞，NES表达存在明显差异，进一步证明NES可以作为GBM肿瘤不同演化阶段的“标记”。7 m; I$ F1 v) o$ p# b; [, j; [
而且，NES还能预测GBM患者的临床结局，具有低NES（lNES）特征的GBM患者总生存期比高NES（hNES）患者长（P=0.027）。
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) {  C3 ]7 W' E: i4 ~* D) _! t. Q3 rTCGA数据库中具有低NES和高NES特征的IDH野生型GBM患者的总生存期比较
$ o  D, @: q/ ?/ R接下来，研究人员对NES如何影响GBM与肿瘤微环境协同演化进行了探索。9 R3 O  H' K& a5 u/ O% [1 Y! k
在GBM的演化过程中，缺氧事件可能是导致肿瘤快速演化的重要始动因素之一，其可通过激活肿瘤内低氧诱导因子HIF1A，从而促进其下游FOSL2等基因高表达。而研究人员也的确发现，NES中促进肿瘤进展的关键调节因子FOSL2在“较老”的病灶中高表达。
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缺氧和常氧条件下肿瘤细胞NES评分比较（左）；/ l7 @; Y# x# m; M. c
siHIF1A处理对肿瘤细胞FOSL2等NES基因表达量的影响（右）
& S; [  U' p2 j# nFOSL2可调节NES中的另一个基因ANXA1的表达，而ANXA1可招募并诱导单核细胞分化为处于免疫抑制状态的极化巨噬细胞，从而促进肿瘤细胞生长。2 E/ O% C9 `6 n/ K3 p7 ]
对GBM病灶中非肿瘤细胞的聚类分析表明，骨髓来源的巨噬细胞（BMDM）的确是GBM中最主要的非肿瘤细胞群体。在4个患者中，第一个病灶中BMDMs显著高于第二个病灶（P<0.001）。也就是说，具有hNES特征的“较老”的GBM病灶中，也存在更多的BMDM。
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2 {5 L* w, a5 f: W7 J3 A3 qGBM中不同非肿瘤细胞的占比（左）；. `/ K' {2 E2 L! H7 s5 i
同一患者不同病灶中不同来源巨噬细胞的占比（MG，microglia；右）
- f$ ^1 Y/ k2 ]% A2 Y1 B这些被肿瘤细胞招募而来的，处于免疫抑制状态的极化巨噬细胞，能显著降低CD8阳性T细胞的增殖和IFN-γ的产生，给GBM的免疫治疗带来困难。
' @: [3 K9 _, c) b研究人员进一步利用小鼠肿瘤模型证实，在小鼠GBM细胞系中敲低ANXA1可有效抑制肿瘤生长，延长小鼠存活时间，提示ANXA1可能是GBM治疗的潜在靶点。
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6 h( t/ h. x$ S( D( ^ANXA1敲低对小鼠肿瘤生长和存活时间的影响$ @7 m/ A2 O& ~. Z3 }! ]
此外，研究人员还发现与极化巨噬细胞共培养的肿瘤细胞NES表达量增加。而且，极化巨噬细胞产生的CCL2使肿瘤更易发生转移。这些发现与临床观察吻合，提示CCL2可能是减缓肿瘤进展的潜在治疗靶点。1 b4 q3 s- S7 E( N& S4 W
总的来说，此项研究找到了处于不同演化阶段的IDH野生型GBM病灶的分子“标记“NES。具有高NES特征的肿瘤细胞也拥用更高的可塑性，能更好的“制造”对自己有利的微环境。比如，招募并驯化巨噬细胞，而这些被驯化的巨噬细胞还能够进一步协同促进肿瘤演化，提高肿瘤侵袭能力。
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, x) I0 o, z3 ^( t$ f( U& b$ e) mGBM肿瘤自然演化过程中与巨噬细胞相互作用示意图
3 r/ `3 @: D9 s* x总之，正常的细胞一旦变异为肿瘤细胞后，就会变得异常狡猾，不但自己疯狂生长，还会“引诱”和“劫持”本来充满“正义”的免疫细胞成为他们的“帮凶”。我们一定要保持好的生活习惯，少接触致癌危险因素，尽量远离肿瘤君哦。2 O' ~% w$ ]* Q* `) P1 A; {8 R
参考文献：9 ~/ H6 U* q5 H9 ^  F
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5.Abou-El-Ardat K, Seifert M, Becker K, et al. Comprehensive molecular characterization of multifocal glioblastoma proves its monoclonal origin and reveals novel insights into clonal evolution and heterogeneity of glioblastomas[J]. Neuro Oncol. 2017, 19(4):546-57
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