内皮细胞源性SEMA3G通过诱导c-Myc降解抑制胶质母细胞瘤干细胞的新机制

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗中血管异常与肿瘤干细胞(GSCs)耐药的关键难题，揭示了内皮细胞(ECs)分泌的SEMA3G通过NRP2/PLXNA1/Cdc42/WWP2信号轴促进c-Myc泛素化降解的创新机制。南京医科大学团队通过单细胞测序、条件培养基和转基因动物模型证实，重组SEMA3G蛋白可显著抑制GSCs干性并延长荷瘤小鼠生存期，为GBM靶向治疗提供了新型干预策略。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的脑肿瘤，其治疗困境主要源于两个关键特征：异常血管增生和胶质瘤干细胞(GSCs)的顽固性。这些具有干细胞特性的GSCs常富集于血管周围微环境，通过内皮细胞(ECs)的旁分泌信号维持其干性和治疗抵抗。然而，ECs与GSCs间的异常通讯如何影响GBM进展仍存在认知空白。更令人困惑的是，临床观察发现某些内皮标志物如CXCL10与良好预后相关，暗示ECs可能具有抑制肿瘤的双重角色。这种矛盾现象促使研究者深入探索ECs分泌的关键调控因子及其作用机制。

南京医科大学的研究团队在《Cell Death & Differentiation》发表的研究，聚焦于Ⅲ型信号素家族成员SEMA3G。既往研究表明，SEMA3G在神经突触可塑性和视网膜血管重塑中发挥重要作用，但其在GBM中的功能尚不明确。通过整合单细胞转录组分析和临床样本验证，研究人员首先发现SEMA3G在GBM患者血管内皮中特异性下调，且与患者不良预后显著相关。这一发现为探索ECs来源的SEMA3G在GBM中的调控作用提供了重要线索。

为阐明机制，研究团队运用了多组学分析、条件培养基共培养、转基因小鼠模型和分子互作验证等关键技术。其中，来自4例GBM患者的单细胞RNA-seq数据(GSE162631)揭示了细胞类型特异的基因表达谱；内皮特异性Sema3G敲除小鼠(Cdh5-Cre;Sema3G^f/f)和SEMA3G过表达腺相关病毒(AAV)模型用于体内功能验证；TurboID邻近标记技术鉴定NRP2互作蛋白；双分子荧光互补(BiFC)系统动态示踪Cdc42/WWP2/c-Myc复合物形成。临床样本包括21例GBM患者和创伤性脑损伤患者的组织及脑脊液标本。

研究结果首先通过单细胞转录组分析揭示，SEMA3G是GBM内皮细胞中最显著下调的基因之一。临床样本验证显示，GBM患者肿瘤组织和脑脊液中SEMA3G水平较正常对照降低2-3倍。内皮特异性敲除Sema3G加速小鼠原位GBM模型肿瘤生长，而重组SEMA3G蛋白治疗使荷瘤小鼠生存期延长40%。机制研究发现，SEMA3G通过结合GSCs表面的NRP2/PLXNA1受体复合物，触发Cdc42失活，导致WWP2从Cdc42解离。释放的WWP2作为E3泛素连接酶，特异性识别c-Myc的bHLH/LZ结构域(354-439aa)，促进其K48连接的多聚泛素化及蛋白酶体降解。值得注意的是，组成型活性Cdc42突变体(Cdc42^Q61L)可阻断SEMA3G诱导的c-Myc降解，而显性负性突变体(Cdc42^T17N)模拟了SEMA3G的抑制作用。

在讨论部分，研究者强调该研究首次揭示ECs通过SEMA3G-NRP2/PLXNA1-Cdc42-WWP2信号轴远程调控GSCs干性的新模式。与传统认知不同，该研究发现Cdc42除经典GTP酶功能外，还具有"分子开关"的新角色——活性态Cdc42能竞争性结合WWP2，阻止其介导的c-Myc降解。这一发现为理解肿瘤微环境中EC-GSCs互作提供了新视角。临床转化方面，重组SEMA3G蛋白和小分子Cdc42抑制剂ML141均显示出显著抗肿瘤效果，提示靶向该通路可能克服c-Myc"不可成药"的困境。研究局限性在于尚未解析SEMA3G在不同GBM分子亚型中的异质性响应，以及WWP2是否还调控其他干细胞相关因子。

该研究由Peng-Xiang Min和Li-Li Feng作为共同第一作者完成，创新性地将血管生物学与肿瘤干细胞理论相结合，不仅阐明SEMA3G作为EC-GSCs通讯的关键媒介，还为GBM治疗提供了潜在的新靶点——通过恢复血管正常化信号抑制肿瘤干细胞，这种双管齐下的策略可能改善当前抗血管生成治疗的局限性。