Nature新突破:首次确认致命脑肿瘤起源!

【字体: 时间:2022年09月23日 来源:Nature

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  圣犹大儿童研究医院的科学家们发现,第3组和第4组髓母细胞瘤起源于菱唇,这一知识可能有助于改进研究模型和治疗发展。

  
   

Northcott Lab    

图片:从左到右:Paul Northcott博士,Kyle Smith博士,Brian Gudenas博士和Laure Biannic博士。    

图片来源:圣犹大儿童研究医院

圣犹大儿童研究医院的科学家们发现了哪些细胞会产生某些高风险的髓母细胞瘤群体。这些发现将帮助研究人员更好地了解这种疾病的生物学特性,以及开发更好的研究模型和指导他们寻找治疗目标。这些发现今天发表在《自然》杂志上。

髓母细胞瘤(medulloblastoma)是最常见的儿童恶性脑瘤。它有四个分子亚群:SHH, WNT, group 3(第3组)和group 4(第4组)。研究已经揭示了是哪些神经组织产生了SHH和WNT: SHH来自外部颗粒层(颗粒神经元生长的地方),WNT来自脑干。然而,第3组和第4组髓母细胞瘤的来源却很难确定。

现在,科学家们已经追踪到第3组和第4组髓母细胞瘤的发育起点,也就是菱唇(rhombic lip),这是小脑早期发育的一种结构。这是研究人员首次确定3组髓母细胞瘤的具体起源,并加强了之前关于4组髓母细胞瘤的发现。

圣犹大发展神经生物学系通讯作者Paul Northcott博士说:“在第3组和第4组之间存在模糊性和重叠,这使得确定它们的起源具有挑战性。”“我们已经有证据表明,这些群体有某种共同的祖先,然后可能根据驱动这些肿瘤的遗传事件而分化,但直到现在我们还不能明确地确定。”

“在十多年前帮助发现和描述了第3和第4组之后,我的实验室一直对解决它们的发育生物学问题,弄清楚它们是否拥有共同的祖先感到好奇。” 

找到正确的图谱  

2019年,Northcott和他的团队发布了一份小鼠小脑发育图集。这项工作依赖于单细胞转录谱,使研究人员能够比较髓母细胞瘤患者和小鼠小脑的谱。先前的小鼠图谱研究表明,4组髓母细胞瘤起源于单极刷细胞,也可追溯到菱唇的发育过程。但3组髓母细胞瘤的起源仍不清楚。 

Northcott随后与西雅图儿童医院的Kathleen Millen博士合作进行了这项研究。Millen和她的团队创建了第一个人类小脑发育图集。有了人类基因图谱,Northcott和他的团队能够在同一物种的背景下寻找不同髓母细胞瘤亚群的转录组特征。值得注意的是,科学家们发现第3组和第4组都可能来自于菱唇,菱唇是发育中的小脑的主要区域之一。

“一旦我们有了人类图谱,一切就都打开了,在人类和小鼠的小脑发育之间存在着这些明显的差异,这表明人类的发育要复杂得多。”

在发育的路上出现了一个癌变的弯路 

把菱唇想象成赛跑的起跑线。干细胞和祖细胞正在聚集,准备起飞。一旦细胞开始了它们的旅程,它们就开始分化,向不同的方向分化成不同的细胞群。 

研究人员将这些来自菱唇的不同细胞群与第3组和第4组髓母细胞瘤进行了匹配。第3组细胞更原始(它们离起跑线更近),而第4组细胞发育得更远(它们在起跑线上走得更远)。 

研究结果回答了为什么第3组和第4组有一些相同的特征,但又有所不同。它们产生于相同的区域,但在它们发育的轨迹上来自不同的细胞群。

研究结果还强调了将不同学科的专业知识结合起来进行合作研究的必要性。例如,除了转录组学分析,研究人员还使用了成像技术来帮助他们的研究。Northcott和他的团队在这项工作中与已故的Zoltán Patay博士合作,他当时担任圣犹大诊断成像系主任。 

这篇论文的作者之一Patay谈到了这项研究:“这项工作强调了基础研究科学家和临床专家(包括研究工作中的放射学家)之间对话和思想交流的必要性和价值。这一合作使得观察性磁共振成像结果和基础研究数据能够协同相互验证,以确定3组和4组髓母细胞瘤的这些肿瘤的解剖学起点。这是圣犹大独有的可能性。” 

除了回答一个迫切的生物学问题,这些发现可能有助于研究人员设计更好的模型来研究这些亚群。了解细胞起源也将允许研究人员比较原始细胞和肿瘤细胞,以获得更细致的肿瘤特异性依赖性的理解,可以在治疗上进行探索。

文章标题

Rhombic lip implicated in origins of high-risk medulloblastoma

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