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胶质母细胞瘤（GBM）治疗棘手，为寻找有效疗法，研究人员利用单细胞 RNA 测序（snRNA-seq）等技术，对 GL261-GSC GBM 模型进行研究。结果发现该模型与 TMEMed GBM 亚型相似，且确定了关键靶点。这为 GBM 研究和治疗提供了重要参考。
在医学领域，胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）如同一个可怕的 “恶魔”，它是原发性脑肿瘤中最具侵袭性且常见的类型。尽管科研人员一直在努力探索有效的治疗方法，但 GBM 依旧是最致命的癌症之一，患者的中位生存期仅有 16 个月。GBM 具有生长迅速、侵袭能力强以及对现有治疗手段耐药等特点，其细胞和分子的异质性更是为治疗带来了巨大挑战。不过，随着对脑肿瘤细胞和分子变化研究的不断深入，肿瘤的分类得到了改善，这也为个性化治疗带来了新的希望。比如，针对突变 IDH1 和 IDH2 酶的抑制剂在 IDH 突变胶质瘤的临床试验中取得了积极成果。对于 IDH 野生型（IDHwt）的 GBM，近期研究发现了三种新亚型，它们有着不同的肿瘤微环境（Tumor Microenvironment，TME）组成和免疫治疗反应，这表明深入了解 GBM 的异质性或许能改善其治疗效果 。
在此背景下，来自西班牙萨拉曼卡大学等机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Communications Biology》上。他们旨在通过深入研究 GBM 的临床前模型，为攻克这一难题提供更多线索。
研究人员主要运用了单细胞 RNA 测序（single-nucleus RNA sequencing，snRNA-seq）和 Visium 空间转录组学等技术。他们选取了免疫活性小鼠，构建了颅内植入 GBM 干细胞（GL261-GSCs）的模型。在实验过程中，研究人员收集了不同肿瘤生长阶段（7 天和 28 天）以及接受不同治疗（替莫唑胺 TMZ 和细胞穿透肽 Tat-Cx43266 - 283）的小鼠样本进行分析。
下面来看看具体的研究结果：
- 鉴定肿瘤和非肿瘤细胞：研究人员向免疫活性 C57BL/6 小鼠的大脑中颅内注射 5000 个 GL261-GSCs，在肿瘤生长的早期（7 天）和晚期（28 天）收集样本并分离细胞核进行 snRNA-seq 分析。通过统一流形近似和投影（UMAP）降维以及 Leiden 聚类等方法，共鉴定出 22 个不同的细胞簇。通过推断拷贝数变异（CNV）事件，确认了恶性细胞。空间转录组学结果也证实了肿瘤细胞和其他细胞类型标记基因的表达位置。早期样本中肿瘤细胞少，但 TME 活跃；晚期样本中肿瘤细胞多，免疫细胞比例增加。
- 分析不同来源 GBM 细胞的转录组：研究发现 GBM 细胞根据来源不同（培养条件下或植入脑实质中）聚类不同。主成分分析（PCA）显示，培养类型和与脑微环境的相互作用是重要的变异来源。通过 Wilcoxon 秩和检验，发现了如 Nkain2、Sema6a 等潜在的 GSC 标记物，转录因子 Olig2 和 Olig1 在 GL261-GSCs 中高表达，可作为良好的标记物。基因集富集分析（GSEA）表明，GL261-GSCs 具有神经元相关属性，且上调胆固醇生物合成等与癌症发展相关的途径。
- 探究 TME 对 GL261-GSC 转录活性的影响：差异表达基因（DEG）分析发现，TME 强烈促进转录异质性。植入的 GL261-GSCs 与 GL261-GSCs 和分化培养的 GL261 细胞都有一些共享的 DEG，表明植入的 GSCs 保留了部分干细胞特性，同时也会分化。植入的 GL261-GSCs 中，与突触活动和神经元信号相关的途径显著富集，还表达了多种与神经元 - 胶质瘤突触相关的蛋白，如谷氨酸受体、Nlgn3 等。此外，还发现了一些免疫相关基因的表达变化，如免疫逃避调节因子 Nt5e、Cd274 和 Irf8 在植入后表达上调。
- 研究免疫微环境：对免疫细胞进行重新聚类分析，发现免疫细胞主要分为淋巴样细胞和髓样细胞（肿瘤相关微胶质细胞 / 巨噬细胞，TAMs）。随着肿瘤发展，TAMs 的增殖增加，免疫细胞的激活增强，分化和迁移减少。同时，还发现了一些免疫抑制标记物的表达增加，以及多条与免疫抑制相关的信号通路被激活。
- 分析细胞因子和免疫检查点景观：研究人员分析了细胞因子、趋化因子、白细胞介素等及其受体的表达情况，发现它们在不同细胞簇中表达各异。免疫细胞表达多种免疫检查点受体，如 Havcr2（TIM-3）和 Vsir（VISTA），肿瘤细胞和免疫细胞表达检查点配体，如 PD-L1 等。空间转录组学结果显示，大多数免疫相关基因在肿瘤区域的表达显著高于健康脑实质。
- 评估治疗效果：研究人员对 TMZ 和 Tat-Cx43266 - 283的治疗效果进行了分析。发现 Tat-Cx43266 - 283对 7 天的免疫细胞转录影响较大，TMZ 则主要影响肿瘤细胞的增殖和相关基因的表达，如下调免疫逃逸和神经元 - 胶质瘤突触相关基因，同时也上调了一些与不良预后相关的基因。
在研究结论和讨论部分，研究人员指出，该临床前 GL261-GSC GBM 模型具有重要意义。它模拟了人类脑肿瘤从 GSCs 起源的过程，能够用于研究 GBM - 神经元突触和 GBM 网络。通过研究发现，肿瘤细胞与脑微环境存在双向相互作用，肿瘤细胞会发展出免疫逃避表型，TME 会向支持肿瘤的免疫系统转变。此外，该模型与人类 GBM 的 TMEMed亚型有显著相似性，这为将临床前研究结果转化为针对该亚型患者的临床试验提供了可能。不过，研究也存在一些局限性，如不同转录组分析技术结果存在差异，部分样本细胞核数量有限等，但这些并不影响该研究为未来 GBM 研究和治疗带来的重要价值。它为后续的临床前研究提供了关键信息，有望改善临床试验的结果，尤其是针对 TMEMed GBM 亚型的患者。同时，该模型还可融入正在进行的临床试验框架，帮助理解药物对肿瘤细胞和 TME（包括免疫系统）的影响，为设计更有效的治疗方案提供依据。
