摘要：

膠質(zhì)瘤是成人中最常見的惡性原發(fā)性腦腫瘤。它們的高度侵襲性使該疾病迄今為止無法治愈，強(qiáng)調(diào)了更好地了解驅(qū)動(dòng)膠質(zhì)瘤侵襲的機(jī)制的重要性。膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)是一種中間絲蛋白，是星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞衍生的膠質(zhì)瘤的特征。膠質(zhì)瘤惡性腫瘤與GFAP可變剪接的變化有關(guān)，因?yàn)榻?jīng)典同工型GFAPα在高級(jí)腫瘤中下調(diào)，導(dǎo)致GFAPδ同工型在網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢(shì)增加。在這項(xiàng)研究中，我們使用了活體成像和離體腦切片侵襲模型。我們表明GFAPδ和GFAPα異構(gòu)體差異調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的腫瘤動(dòng)力學(xué)。任一同種型的消耗都會(huì)增加神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移能力。值得注意的是，GFAPδ耗盡的細(xì)胞隨機(jī)遷移通過腦組織，而GFAPα耗盡的細(xì)胞顯示出定向持續(xù)侵入腦實(shí)質(zhì)。這項(xiàng)研究表明，GFAP網(wǎng)絡(luò)的不同組成導(dǎo)致了膠質(zhì)瘤的特定遷移動(dòng)力學(xué)和行為。

介紹

多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（GBM，IV級(jí)膠質(zhì)瘤）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見和最具侵襲性的腫瘤，發(fā)病率為每100,000人3例，診斷后的粗中位生存期為9個(gè)月。GBM目前是無法治愈的，這在很大程度上是由于膠質(zhì)瘤細(xì)胞的高度侵襲性。GBM的標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理治療包括手術(shù)切除腫瘤，然后進(jìn)行化療和放療，但未能完全根除高侵襲性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞。結(jié)果，患者經(jīng)常在治療后復(fù)發(fā)并且腫瘤迅速重新生長(zhǎng)。

在之前的研究中，作者和其他人已經(jīng)表明，膠質(zhì)瘤惡性腫瘤與GFAP剪接異構(gòu)體水平的改變有關(guān)。因此，癌癥基因組圖譜(TCGA)數(shù)據(jù)庫的RNA測(cè)序分析表明，膠質(zhì)瘤惡性程度的增加與GFAP的總體表達(dá)降低以及相對(duì)于GFAPα6向更高水平的選擇性剪接變體GFAPδ的轉(zhuǎn)變有關(guān).在體外增加GFAPδ/α比率會(huì)導(dǎo)致編碼蛋白質(zhì)的基因上調(diào)，這些蛋白質(zhì)參與細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)之間的相互作用，例如層粘連蛋白、整合素和基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)。此外，神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織樣本的免疫組織化學(xué)分析將GFAPδ表達(dá)與改變的細(xì)胞形態(tài)以及基于神經(jīng)影像學(xué)的更具侵襲性的腫瘤聯(lián)系起來。盡管這些觀察結(jié)果暗示了GFAP同種型表達(dá)改變后膠質(zhì)瘤細(xì)胞行為的改變，但尚未對(duì)改變的行為進(jìn)行全面表征。

在這項(xiàng)研究中，作者研究了GFAP異構(gòu)體表達(dá)的操縱如何影響人膠質(zhì)瘤細(xì)胞的侵襲和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)離體和體內(nèi)。我們通過活體成像縱向監(jiān)測(cè)了總共12個(gè)U251-MG膠質(zhì)瘤細(xì)胞克隆的生長(zhǎng)模式，這些細(xì)胞在離體器官型小鼠腦切片和體內(nèi)小鼠大腦中從GFAPα或GFAPδ同種型中耗盡。作者表明，GFAP網(wǎng)絡(luò)的操作強(qiáng)烈影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性和腫瘤生長(zhǎng)模式。GFAPδ-KO細(xì)胞形成更致密的腫瘤，與對(duì)照腫瘤相比具有增加的運(yùn)動(dòng)性并且隨機(jī)遷移，而GFAPα-KO細(xì)胞顯示出更分散的生長(zhǎng)模式并且更持久地向腦實(shí)質(zhì)遷移。

方法與結(jié)果

低級(jí)別和高級(jí)別膠質(zhì)瘤之間的GFAP異構(gòu)體表達(dá)不同（見圖一）；使用CRISPR-Cas9修飾GFAPisoform表達(dá)（見圖一）；GFAP亞型的消耗增加了離體器官型腦切片中的細(xì)胞侵襲（見圖二）；GFAPα同種型的消耗導(dǎo)致體內(nèi)更多的彌漫性腫瘤（見圖三）；GFAP同種型的消耗增加了運(yùn)動(dòng)性并改變了體內(nèi)的入侵模式（見圖四）；

（圖一）

（圖二）

（圖三）

（圖四）

討論

神經(jīng)膠質(zhì)瘤的侵襲性使該疾病具有高度侵襲性且難以治療。因此，準(zhǔn)確了解驅(qū)動(dòng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲的機(jī)制對(duì)于開發(fā)新的抗侵襲治療策略至關(guān)重要。在這項(xiàng)研究中，我們使用器官型腦切片侵襲模型和通過CIW的活體成像研究了GFAP同種型在膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲中的作用。我們表明，GFAPδ/α比率通過調(diào)節(jié)細(xì)胞遷移速度、方向性和持久性來影響離體和體內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞的宏觀生長(zhǎng)模式。重要的是，我們證明GFAPδ-KO細(xì)胞在體內(nèi)與CTL和GFAPα-KO細(xì)胞相比顯示出更高的運(yùn)動(dòng)性，但隨機(jī)移動(dòng)。另一方面，GFAPα-KO細(xì)胞更持久地移動(dòng)并且具有向腦實(shí)質(zhì)遷移的強(qiáng)烈趨勢(shì)。

目前尚不清楚如何在IV級(jí)腫瘤中建立GFAPisoform表達(dá)的轉(zhuǎn)變。與非惡性細(xì)胞相比，已知選擇性剪接事件在腫瘤組織中更頻繁地發(fā)生，并且剪接機(jī)制的失調(diào)會(huì)驅(qū)動(dòng)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的侵襲性。最近，人們發(fā)現(xiàn)缺氧可以誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤中成人到胎兒的剪接轉(zhuǎn)變，受肌肉盲樣蛋白(MBNL)的調(diào)節(jié)。缺氧被認(rèn)為是膠質(zhì)瘤侵襲的重要驅(qū)動(dòng)因素，通常與IV級(jí)膠質(zhì)瘤相關(guān)。GFAP具有多個(gè)預(yù)測(cè)的低氧相關(guān)剪接因子MBNL60的結(jié)合基序,缺氧、GFAP可變剪接和細(xì)胞侵襲之間的聯(lián)系仍有待研究。

總之，本研究的工作證明了GFAP異構(gòu)體在微調(diào)膠質(zhì)瘤侵襲和腫瘤動(dòng)力學(xué)中的重要性。總之，對(duì)驅(qū)動(dòng)形成膠質(zhì)瘤的不同GFAP陽性人群侵襲行為的機(jī)制的深入了解將有助于在未來制定更好的抗侵襲治療策略。