《Translational Oncology》：Radial glial cells and glioblastoma: how developmental neurobiology can inform our understanding of brain cancer initiation, treatment resistance, and resilience
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本综述前瞻性地探讨了发育程序在放射状胶质细胞（RGCs）与胶质母细胞瘤（GBM）干细胞（GSCs）间的惊人相似性，揭示了RGC样细胞如何通过重现神经发育的增殖（自我更新、不对称分裂）、迁移（INM/MST）和分化（多能性）机制，驱动GBM的异质性、侵袭性和治疗抵抗，为靶向发育通路（如Notch、SHH、WNT）的新型疗法提供了独特视角。
引言
脑肿瘤是全球最复杂和致命的癌症之一，其中胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是成人中最常见的原发性恶性脑瘤，五年生存率仅为5.5%。尽管在肿瘤生物学领域取得了进展，但临床结果并未改善，部分原因在于驱动治疗抵抗的胶质瘤干细胞（Glioma Stem Cells, GSCs）的存在。发育生物学与癌症形成之间的相似性在一个多世纪前就被提出，即“胚胎剩余”理论。近年来，研究表明癌症中的干细胞样群体能够启动癌前病变、建立功能异质性、促进转移并维持肿瘤主体。在GBM中，GSCs与神经干细胞（Neural Stem Cells, NSCs）共享重叠特征，包括自我更新能力、多向分化潜力和维持增殖状态。然而，具体的发育细胞类型、信号通路和功能仍有待完全阐明。与通常采用自上而下的回顾性方法不同，本综述提出了一种自下而上的前瞻性框架，从特定的神经发育细胞类型（如放射状胶质细胞）出发，推断其增殖、迁移和自我更新的内在程序如何在胶质瘤发生过程中被异常重新激活或劫持。
放射状胶质细胞
放射状胶质细胞（Radial Glial Cells, RGCs）首次于19世纪末由Camillo Golgi在胎儿脊髓中发现。它们是中枢神经系统（Central Nervous System, CNS）发育过程中关键的祖细胞，以其形态极性为特征：胞体位于发育中大脑的脑室附近（脑室下区, Subventricular Zone, SVZ），并发出一个放射状突起延伸至大脑的软脑膜表面（皮质板, Cortical Plate, CP）。这种独特的形态和战略定位使其能够协调复杂的增殖、自我更新和分化过程。
在早期神经发育中，RGCs经历快速增殖以扩大祖细胞池。它们能够进行对称或不对称分裂（Asymmetric Cell Division, ACD）。对称分裂产生两个相同的祖细胞，从而扩增RGC群体；而不对称分裂则产生一个保留RGC身份的细胞和一个更倾向于神经元或胶质祖细胞类型的子细胞。这种增殖能力受到神经微环境中内在遗传程序和外在信号线索的严格调控，例如Notch和成纤维细胞生长因子（Fibroblast Growth Factors, FGFs）信号通路。
RGCs的一个决定性特征是其自我更新能力，能在整个神经发育过程中维持干细胞池。这依赖于通过表达中间丝蛋白（如Nestin）和转录因子（如Pax6, Sox2）来内部维持RGC身份，并通过细胞外因子（如Notch、FGFs、骨形态发生蛋白Bone Morphogenic Proteins, BMPs、Sonic Hedgehog, SHH和WNT）防止向更定向的谱系分化。
RGCs是多能的，能够产生各种谱系细胞，包括神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。分化过程受时间和空间线索的影响，初期主要产生神经元（神经发生），随后转向产生胶质细胞（胶质发生）。最后，RGCs作为迁移神经元和胶质细胞的支架，其长长的放射状纤维是引导新生细胞到达皮质板内预定位置的通路，这对CNS的层状结构至关重要，即所谓的“放射单元”假说。
放射状胶质细胞与胶质母细胞瘤中的分化
在健康神经系统中，RGCs指导神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞亚群的分层发育和分化。在GBM中，研究曾认为GSCs的分化潜能仅限于神经谱系细胞。然而，近期研究强调人类GSCs能够分化成或影响向更广泛细胞类型的分化：星形胶质细胞、内皮细胞、间充质细胞、神经元和少突胶质细胞。此外，RGCs和GSCs都能进行不对称细胞分裂（ACD）。经典RGCs通常不存在于成人脑（GBM主要影响的组织）中，这些多能特性的相似性暗示了RGC样细胞是GSCs群体的一部分，促进了胶质母细胞瘤的异质性。
一项2020年的重要研究通过单细胞RNA测序分析，在GBM人类肿瘤样本中表征了表达SOX2、NES、FABP7等标记物的RGC样群体。这些细胞复制了通常在神经发育中表达的RGC网络标记物，并基于拷贝数变异（Copy Number Variants, CNV）的系统发育重建表明，RG样细胞是最早的祖细胞群体之一，出现在系统发育树的多个节点，并持续驱动肿瘤异质性。
放射状胶质细胞与胶质母细胞瘤中的增殖和自我更新
在恶性胶质瘤中，从人类组织分离的CD133+ GSCs表现出类似的机制来维持自我更新的干细胞池（对称分裂）和多样化分化的后代（不对称分裂）。近期研究表明，ACD有助于GBM的治疗抵抗，因为治疗压力促进ACD产生对该疗法抵抗的子细胞。更重要的是，一些GSC群体中特定地保留了投射纤维的形态，以及肿瘤生成GSCs的RGC样行为特征，进一步表明了RGCs在胶质瘤研究中的相关性。
一项研究通过免疫荧光和GBM肿瘤外植体的实时成像，量化了分裂细胞，发现约27%的分裂细胞具有RGC样行为并共表达特征性蛋白。这些细胞能够通过对称分裂进行自我更新，并通过ACD形成肿瘤。此外，这些细胞对SVZ具有趋向性，而SVZ正是胚胎发生期间RGCs通常驻留的位置。炎症被发现可以激活静止的RGC样群体进入增殖状态。
其他研究也揭示了RGCs和RGC样胶质瘤细胞在增殖和自我更新能力上的相似性。干细胞如RGCs通过严格调控静止状态来精细维持其干性。适当的内外部信号可以触发细胞进入更活跃的增殖状态。在过表达Ascl1或Olig2的转基因小鼠模型中，可靠地形成了包含GBM所有分子亚型（包括原神经、经典型和间充质型）的异质性肿瘤。含有这些蛋白的类似调控通路可以在胶质瘤中维持RGC样细胞，从而维持强大的干细胞池，或者可以迫使RGC样群体和其他SVZ细胞产生肿瘤主体。
一个核心问题随之产生：GBM是源于胚胎RGCs异常持续存在到成年期，还是源于休眠的成年NSCs内RGC样发育程序的重新激活？这两种机制都代表了发育状态的异常重新参与，而这些状态在成熟大脑中通常是沉默的。
放射状胶质细胞、迁移与运动性在胶质母细胞瘤中
在皮质发育过程中，RGCs通过协调的核间迁移（Interkinetic Nuclear Migration, INM）和有丝分裂胞体移位（Mitotic Somal Translocation, MST）周期，作为引导神经元迁移不可或缺的支架。INM使核位置与细胞周期同步，RGCs的核在S期向基底移动，在分裂期向顶端移动。这由微管马达、肌动球蛋白张力和小粘附依赖性极性驱动。MST是外层放射状胶质细胞（oRG）的特征，使RGC胞体在分裂前发生基底“跳跃”，由肌动球蛋白收缩性和RhoA–ROCK信号通路提供动力。N-钙粘蛋白等粘附蛋白稳定RG支架并激活Rho家族GTP酶以协调MST，而Cdk5调节细胞骨架组织和分离以协调INM和MST。
值得注意的是，在识别GBM内的RGC样细胞之前，这些相同的分子通路已被确定为胶质瘤细胞运动的关键调节因子。在GBM培养物和异种移植瘤中抑制ROCK或Cdk5可减少迁移、侵袭和肿瘤扩散。这种平行的趋同性表明，GBM的RGC样侵袭表型在从转录上定义之前，在功能上就已经很明显了。后来通过单细胞测序鉴定的RGC样GBM细胞重现了放射状胶质细胞的迁移和运动表型，这已在离体肿瘤类器官模型中得到行为学鉴定。许多GBM细胞表现出延长的基底纤维、MST样核转位以及运动性对RhoA/ROCK和Cdk5信号通路的依赖性。实质上，GBM的侵袭可能是通过维持通常不会在健康成人大脑中持续存在的RGC样细胞，或通过重新激活其发育迁移工具包来支持的。
探索RGCs在GBM中的替代模型与局限性
尽管在多个数据集中鉴定出了RGC样转录状态，但并非所有研究都认为GBM包含离散的发育层级。一些单细胞多组学分析反而认为存在一个可塑性转录状态的连续谱，其中几乎所有的肿瘤细胞都保留自我更新、迁移和多能性的能力。在这种替代模型中，GBM细胞包含发育细胞“状态”而非细胞“类型”。这对存在一致的RGC样区室的观点提出了挑战，并提出了RGC样程序是在微环境或治疗压力下短暂且动态地参与的可能性。此外，许多RGC标记物（如SOX2、NES、FABP7）和一些显著特征在各种祖细胞群体中共享，限制了其特异性，需要多种技术来验证GBM中的RGC样群体。最后，GBM是重新激活还是维持真正的胚胎RGC程序，亦或是仅仅趋同于相似的基因网络，这一问题仍未解决，这对于潜在的靶向治疗是一个重要的区别。
尽管存在这些矛盾和局限性，从发育角度审视GBM仍有其价值。它提供了一个机制框架来追踪神经祖细胞程序是如何在恶性肿瘤中被劫持、重新激活或扭曲的，从而为了解肿瘤起源和侵袭以及进一步发现潜在治疗漏洞提供了见解。
治疗与转化意义
RGC与GBM之间的发育平行关系不仅仅提供了一个概念框架；它们定义了一条治疗机制的路线图。在神经发育过程中维持RGC增殖和自我更新的相同信号通路（包括Notch、FGF/ERK、BMP、SHH和WNT）也在GBM中维持干性和治疗抵抗。在临床前模型中，调节这些通路已显示出前景：抑制Notch或SHH信号可以减少肿瘤传播，而选择性靶向下游效应因子（如ERK介导的BMP7或YAP/TAZ）可能会更精确地破坏RGC样程序，同时不影响正常的成年NSC生态位。类似地，阻断RhoA–ROCK或Cdk5（长期以来已知能调节RGC运动性和INM）可在体外和离体实验中限制GBM侵袭，这展示了如何可以利用发育迁移机制进行治疗。
在更广泛的转化层面，发育框架指导了新的治疗设计策略，这些策略从单一突变靶向转向细胞状态导向的干预。了解RGC样转录和行为状态如何产生，将使研究人员能够定义可能跨越GBM肿瘤内异质性和肿瘤间可塑性的共同漏洞。例如，靶向控制ACD或静止向增殖转换的分子程序可以防止产生治疗抵抗的克隆。
此外，识别RGC衍生或RGC限制性基因产物为抗原发现提供了机会，为选择性识别维持或重新激活发育程序的恶性细胞的免疫治疗方法提供了信息。作者实验室正在直接探索这一概念，研究将RGCs作为GBM中多克隆T细胞疗法的抗原来源。这种方法不是使用肿瘤新抗原，而是旨在将免疫识别范围扩大到通常驱动GBM肿瘤主体生成和侵袭性播散的发育程序。通过这种方式，RGCs的发育生物学不仅阐明了GBM的起源，也为下一代免疫疗法提供了可再生的靶点来源。
未来方向：强调放射状胶质细胞在脑癌中的价值
关于神经发育细胞类型（如放射状胶质细胞）在恶性脑肿瘤中的作用，仍有许多需要阐明。对晚期肿瘤样本的分析提供了多条证据表明RGC样群体参与胶质瘤生物学，但其细胞起源和致瘤潜力等问题仍未得到解答。特别是，GBM究竟是源于胚胎RGCs的异常持续存在，还是源于成年祖细胞内RGC样程序的重新激活，这仍然是悬而未决的问题，每一种都代表了一条独特且具有治疗相关性的恶性转化路径。
从活检时开始的传统回顾性研究对疾病起始的洞察有限，因为它们固有地偏向于侵袭性表型，并受到治疗史和微环境效应的混淆。因此，采用前瞻性和归纳性方法，从明确的发育细胞类型出发，追踪其潜在的致癌轨迹，对于揭示神经发育程序如何在GBM中被劫持至关重要。未来的工作应研究RGCs和RGC样状态如何在体外和体内促进肿瘤形成、谱系可塑性和侵袭，并整合单细胞转录组学、类器官/肿瘤类器官模型以及能更准确模拟肿瘤生态位的3D生物打印微环境。
同样重要的是将这些发育见解转化为治疗设计。维持RGC身份的发育通路（如Notch、SHH和WNT信号）在GBM中被异常重新激活时，可能作为易处理的治疗靶点。此外，识别RGC样亚群为抗原发现和免疫治疗靶向奠定了基础，正如作者实验室研究RGCs作为GBM中过继性细胞疗法（Adoptive Cell Therapy, ACT）抗原来源的工作所例证。这些方法超越了“干性”的静态概念，转向靶向可能在不同肿瘤内异质性中保守并推动肿瘤复发和抵抗的短暂发育状态。
最终，通过发育视角重新审视GBM不仅提供了机制上的清晰性，也带来了转化前景。神经发育与肿瘤生物学之间的相似性早已被认识到，但明确像RGCs这样的特定细胞类型如何在恶性肿瘤中被重新利用，可以发现新的治疗漏洞。认识到构建大脑的相同细胞逻辑也有可能解构它，我们便获得了一个有力的视角，去思考如何将这些程序重新导向再生而非恶性转化。
