聚焦超声机械消融对胶质母细胞瘤残留/周边细胞干性与休眠特性的区域特异性调控

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)治疗中机械聚焦超声(mFUS)技术对残留/周边肿瘤细胞干性(stemness)和休眠(dormancy)特性的影响展开深入探索。团队通过患者来源的GBM类器官(GBOs)和3D水凝胶模型，首次揭示mFUS通过PI3-kinase/Akt/GSK3β信号通路区域特异性调控SKI、OCT4等标志物表达，增强肿瘤细胞对替莫唑胺(TMZ)耐药性。该研究为优化mFUS联合化疗方案提供重要理论依据，发表于《Neuro-Oncology Advances》。

　　

胶质母细胞瘤(GBM)作为最具侵袭性的原发性脑肿瘤，其治疗面临两大核心难题：一是肿瘤固有的高度异质性，二是治疗后极易复发的特性。这种"野火烧不尽"的现象，与肿瘤中存在的干细胞样细胞(GSCs)和休眠细胞密切相关——这些细胞如同肿瘤的"种子"，能抵抗常规治疗并伺机再生。传统聚焦超声(FUS)技术虽在肿瘤消融领域崭露头角，但新兴的机械聚焦超声(mFUS)因其非热力学特性更受关注。然而，mFUS对肿瘤残留细胞生物学特性的影响仍是未解之谜，这正是德国基尔大学Held-Feindt团队开展此项研究的出发点。

研究团队创新性地构建了患者来源的胶质瘤类器官(GBOs)和3D水凝胶培养体系，模拟临床mFUS治疗场景。关键技术包括：(1)使用Covaris M220系统建立体外mFUS模型，精确控制平均入射功率(AIP)等参数；(2)通过免疫荧光和qPCR分析SKI、OCT4等干性/休眠标志物的区域表达差异；(3)采用极限稀释实验评估球体形成能力；(4)结合PI3K抑制剂LY294002验证信号通路机制。样本来源于经伦理批准的IDH野生型GBM患者手术标本。

mFUS促进GBOs中干性和休眠标志物的复杂区域表达

研究发现mFUS处理后，GBOs中心区(消融区)和边缘区(周边区)呈现差异表达模式：中心区EphA5、OCT4等显著上调，而边缘区IGFBP5、SKI更突出。免疫荧光显示MSI1/IGFBP5双阳性细胞比例从对照组的1%升至10.2%（中心区）和8.0%（边缘区），证实mFUS具有超越焦区的生物学效应。

不同GBM亚群对mFUS的响应特征

分选的GSCs和分化型GBM细胞均表现出mFUS诱导的干性/休眠标志物上调，但GSCs中所有机械敏感通道(Piezo1、Trpc1/6等)均被激活，而分化细胞仅Trpp2/Trpm4显著响应。这种差异提示细胞状态影响mFUS敏感性。

mFUS预处理增强治疗抵抗性

极限稀释实验显示，经mFUS处理的原本已分化的GBM细胞获得更强球体形成能力，且对TMZ的抵抗性提升。Western blot证实mFUS+TMZ组MSI1、IGFBP5蛋白表达显著高于单一处理组，揭示联合治疗的潜在挑战。

PI3K/Akt/GSK3β通路的调控作用

抑制实验表明，LY294002可部分逆转mFUS诱导的Akt(Thr308)磷酸化和GSK3β(Ser9)抑制，伴随SKI、Nestin表达下降。同时，脂质氧化产物MDA与OCT4/H2BK的共定位，提示ROS可能通过PI3K通路介导表型转变。

这项研究首次系统阐释了mFUS对GBM细胞干性和休眠特性的"双刃剑"效应：虽然能有效消融靶区肿瘤，但会激活残留细胞的干细胞样特性。这一发现对临床具有双重意义：一方面警示单纯mFUS治疗可能增加复发风险，另一方面为开发PI3K抑制剂等联合策略提供靶点。研究采用的类器官-3D水凝胶模型也为后续机制研究提供了可靠平台。正如作者所强调，未来需进一步解析ROS与机械力信号转导的交互机制，以优化这一极具前景的物理治疗策略。