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胶质母细胞瘤（GBM）复发率高且治疗手段有限。研究人员针对 GBM 开展基于 miRNA 的靶向治疗研究。结果显示，miR-590-3p 纳米 miR 可抑制肿瘤生长、延长小鼠生存期，为治疗 rGBM 提供新契机。
在医学领域，胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）堪称 “恶魔” 一般的存在。它是原发性中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）中最具侵袭性且最为常见的恶性肿瘤。即便采用了极为激进的治疗手段，几乎所有 GBM 患者都会面临肿瘤复发的困境，而且复发后的中位生存期仅有短短 6 - 9 个月，5 年生存率更是低于 10% 。
目前针对 GBM 的治疗，面临着诸多难题。GBM 细胞具有高度的动态性和异质性，这使得治疗过程中极易出现耐药的细胞亚群。其中，间充质亚型被认为是最具侵袭性的，与疾病复发密切相关。此外，尽管人们对细胞转变与 GBM 复发之间的关联有了越来越多的了解，但在如何阻断这些分子变化、治疗复发性疾病方面，仍存在巨大的知识空白。
为了攻克这些难题，来自美国约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们结合计算生物学、对 miRNA 生物学的前瞻性理解以及前沿的核酸递送载体技术，致力于开发针对 GBM 的靶向治疗方法。最终，他们发现通过脂质 ophilic 聚 (β- 氨基酯)（LiPBAE）递送 miR-590-3p 纳米 miR，能够多靶点靶向 SMAD 通路，有效抑制间充质型 GBM 的生长，并显著延长动物的生存期，这一成果为 GBM 的治疗带来了新的希望。该研究成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》杂志上。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。他们通过 RNA 测序（RNA-Seq）分析临床 GBM 标本，以探究相关基因的表达变化；利用染色质免疫沉淀（Chromatin Immunoprecipitation，ChIP）技术，确定转录因子与基因启动子的结合情况；借助单细胞 RNA 测序（Single-Cell RNA-Seq，scRNA-Seq），深入了解细胞亚群的特征；此外，还构建了动物模型，进行体内实验评估治疗效果，其中使用的细胞包括患者来源的神经球以及 GBM 异种移植细胞系等样本队列。
下面来看具体的研究结果：
- 干细胞驱动机制影响 GBM 细胞对替莫唑胺（TMZ）的敏感性：研究人员对表达 Oct4 和 Sox2 的患者来源神经球进行 RNA-Seq 分析，发现这些细胞富含间充质和胚胎干细胞的转录组特征，并且 TGFBR2 等 6 个与 TGFβ 信号轴相关的基因上调。进一步研究表明，TGFBR2 在间充质样 GBM 细胞亚群中高表达，且与患者预后相关。过表达 TGFBR2 会使 GBM 神经球获得自我更新能力，对 TMZ 的敏感性降低。同时，Oct4 和 Sox2 可直接结合 TGFBR2 启动子，增加其染色质可及性，从而诱导 TGFBR2 表达。临床 GBM 标本在失去对放疗和 TMZ 的敏感性时，也会出现 TGFBR2 表达上调和染色质可及性增加的现象。
- TGFBR2 信号调节 rGBM 细胞对 TMZ 的敏感性：研究人员利用 shRNAs 和小分子抑制剂 ITD1 阻断 TGFBR2 信号，发现这能够抑制 SMAD2/3 信号通路，降低 GBM 神经球的自我更新能力，恢复其对 TMZ 的敏感性。通过计算分析预测 miR-590-3p 可抑制 37 个 SMAD2/3 基因靶点，且在 GBM 临床标本中，miR-590-3p 表达降低。过表达 miR-590-3p 能够抑制间充质样 GBM 神经球的增殖和自我更新能力。
- 可生物降解的 LiPBAE 封装并有效递送 miRNA：研究人员合成了一系列可生物降解的 LiPBAEs，并筛选出了性能优良的 LiPBAE 7-90,c12-49 80%。该纳米颗粒能够有效递送 miRNA，在体外实验中，转染 miR-590-3p 的纳米颗粒可显著降低目标基因表达，抑制 rGBM 细胞的自我更新能力。在体内实验中，直接瘤内注射 PEG 化的纳米颗粒后，Cy3 标记的 miRNA 能够在肿瘤及周围组织中广泛分布。
- miRNA 递送抑制肿瘤生长并延长动物生存期：在原位人 rGBM 异种移植小鼠模型中，给予 miR-590-3p 纳米颗粒治疗后，肿瘤负担显著降低，37 个 miR-590-3p 靶点中有 34 个表达下降，同时肿瘤中与治疗耐药相关的基因特征也减少。生存分析显示，接受 miR-590-3p 纳米颗粒治疗的小鼠，有 30% 存活至实验结束且未检测到肿瘤，生存期明显延长。
在研究结论和讨论部分，该研究揭示了 TGFBR2 在 GBM 细胞对 TMZ 敏感性方面的重要作用。高表达 TGFBR2 的 GBM 细胞具有增强的 SMAD2/3 信号，其染色质处于可及状态，这与肿瘤干细胞驱动因子 Oct4 和 Sox2 以及结构转录因子 HMGA1 的结合有关。阻断 TGFBR2 能够抑制 GBM 细胞的自我更新能力，降低其对 TMZ 的敏感性。此外，研究人员开发的 LiPBAE 纳米颗粒能够高效递送 miR-590-3p，miR-590-3p 作为一种有效的肿瘤抑制因子，可同时阻断多个 SMAD2/3 靶点，诱导肿瘤消退，延长动物生存期。这一研究成果凸显了 miR-590-3p 纳米颗粒在阻断 TGFBR2 信号、治疗 rGBM 方面的巨大治疗潜力。同时，该研究也为 GBM 的治疗开辟了新的方向，有望为临床治疗带来新的突破，让 GBM 患者看到更多的生存希望。
