单细胞转录组解析GL261胶质母细胞瘤肿瘤发生相关的基因表达特征

《Cellular and Molecular Neurobiology》：Single-Cell Transcriptomic Profiling of GL261 Glioblastoma Cells Reveals Gene Expression Signatures Underlying Tumorigenicity

本研究针对胶质母细胞瘤（GBM）细胞表型异质性导致的治疗难题，通过单细胞RNA测序（scRNA-Seq）技术对GL261细胞的贴壁（GL261-AC）和神经球（GL261-NS）培养模型进行转录组分析。研究发现神经球细胞中MMP15、MMP16和P2RX7等基因显著上调，且差异表达基因富集于血管生成、细胞黏附和信号通路（如Wnt、EGFR），提示其与肿瘤侵袭性密切相关。该研究为GL261模型提供了首个全基因组表达图谱，为靶向肿瘤微环境的治疗策略提供了新依据。

　　

胶质母细胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM）是恶性程度最高的原发性脑肿瘤，患者中位生存期仅15个月。其治疗难点在于肿瘤内部存在高度异质性的细胞亚群，导致传统疗法易产生耐药性。尽管GL261小鼠胶质瘤细胞系是临床前研究的核心模型，但对其全局基因表达特征的认知仍存在空白。为此，研究团队在《Cellular and Molecular Neurobiology》发表的最新研究中，通过单细胞转录组测序（scRNA-Seq）系统揭示了GL261细胞在贴壁和神经球两种培养模式下的基因表达差异，为理解肿瘤发生机制提供了新视角。

研究采用10x Genomics单细胞3‘ v3技术对5,764个贴壁细胞和4,951个神经球细胞进行测序，获得逾1.3亿条 reads。数据通过Seurat软件包进行质控、标准化和聚类分析，并利用UMAP（Uniform Manifold Approximation and Projection）可视化细胞亚群。基因本体（GO）富集分析用于解析差异表达基因的功能，同时通过钙成像和RT-PCR验证P2RX7受体的功能及亚型表达。

基因表达异质性分析

UMAP聚类显示贴壁细胞和神经球细胞分别形成9个和11个转录亚群。神经球细胞检测到的独特基因数量（4,178个/细胞）显著高于贴壁细胞（3,002个/细胞），且其转录多样性更高，表明神经球模型更接近体内肿瘤的异质性特征。

神经球表型与肿瘤发生通路关联

GO分析发现，神经球细胞中1,664个上调基因（log₂FC>1）显著富集于血管生成、细胞黏附（整合素、钙黏蛋白）及第二信使通路（Wnt、EGFR、PDGF）。例如，MMP15和MMP16在神经球细胞中表达量及表达细胞比例均显著升高，这两种基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinase, MMP）已知与GBM的侵袭性相关。

嘌呤能受体P2RX7的功能验证

神经球细胞中P2RX7表达上调，而P2RX4、P2RY1和P2RY10下调。钙成像实验显示20.8%的细胞对P2RX7激动剂BzATP产生钙响应，与scRNA-Seq检测到的表达比例一致。RT-PCR进一步证实GL261细胞仅表达P2RX7的C和D亚型（分别缺失C末端或仅含4个外显子），这种截短亚型可能通过持续激活促进血管内皮生长因子（VEGF）释放，从而驱动肿瘤血管生成。

结论与意义

本研究首次绘制了GL261模型在单细胞分辨率下的转录图谱，证实神经球细胞通过上调MMP及P2RX7等基因，激活促肿瘤通路，从而更接近体内GBM的恶性表型。该数据集（GEO#GSE277850）为后续研究提供了重要资源，并强调了靶向肿瘤微环境中嘌呤信号和基质降解通路的治疗潜力。需要注意的是，GL261作为鼠源模型与人类肿瘤存在差异，未来需结合临床样本进一步验证其转化价值。