颅内原位胶质母细胞瘤PDX模型构建揭示ecDNA驱动的MYC(N)与PDGFRA癌基因扩增及联合免疫治疗新策略

本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)缺乏临床前研究模型及ecDNA驱动肿瘤进化等关键问题，通过建立颅内原位患者来源异种移植(PDX)模型，揭示了ecDNA介导的MYC(N)、PDGFRA、CDK4和MDM2癌基因扩增机制，并证实NK细胞联合Avastin?和伊立替康的协同治疗效果，为GBM的精准治疗提供了新型研究平台和联合治疗策略。

　　

胶质母细胞瘤(Glioblastoma, GBM)作为最具侵袭性的原发性脑肿瘤，长期以来困扰着神经肿瘤领域的研究者和临床医生。其高度异质性的生物学特性、浸润性生长模式以及对常规治疗的耐药性，使得患者预后极差，五年生存率不足10%。在GBM研究领域，缺乏能够真实模拟人体肿瘤微环境的临床前模型成为制约治疗策略开发的关键瓶颈。传统的细胞系移植模型无法充分保留原始肿瘤的分子特征和异质性，而患者来源异种移植(Patient-Derived Xenograft, PDX)模型虽然能更好地再现肿瘤生物学特性，但皮下移植模型又难以模拟中枢神经系统特有的微环境特征，包括血脑屏障和独特的免疫环境。

更令人关注的是，近年来研究发现染色体外DNA(extrachromosomal DNA, ecDNA)在肿瘤进化中扮演着关键角色。这些环状DNA分子能够携带多种癌基因，通过不对称分离机制在肿瘤细胞群体中快速扩增，促进肿瘤异质性和治疗抵抗。在GBM中，ecDNA驱动的癌基因扩增现象尤为常见，但其在PDX模型建立过程中的动态变化规律以及其对治疗反应的影响尚未明确。

为了解决这些科学问题，由Thi-Anh-Thuy Tran、Sinae An和Junghyun Lim等研究人员组成的研究团队在《Neoplasia》上发表了他们的最新研究成果。他们通过建立颅内原位GBM PDX模型，深入探索了ecDNA驱动的癌基因扩增机制，并评估了自然杀伤(Natural Killer, NK)细胞联合标准化疗药物的治疗效果，为GBM的基础研究和临床治疗提供了新的见解。

研究人员采用多组学分析方法，包括全外显子测序(Whole Exome Sequencing, WES)、转录组测序(RNA sequencing, RNA-seq)和DNA甲基化测序，对患者肿瘤和PDX模型进行了全面的分子特征分析。研究队列包含16例GBM患者的新鲜或冻存肿瘤组织，通过皮下移植扩增后再建立颅内原位模型。关键实验技术还包括磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)监测肿瘤生长、免疫组织化学(Immunohistochemistry, IHC)分析、靶向测序和MGMT启动子甲基化分析，以及NK细胞体外扩增和功能实验。

研究结果显示，皮下PDX模型成功建立率达到81.3%(13/16)，而颅内原位模型成功率达到100%(6/6)。多组学分析发现在两个患者的PDX模型中存在ecDNA驱动的MYC(N)、PDGFRA、CDK4和MDM2基因扩增。值得注意的是，MYC(N)扩增在原始肿瘤中几乎检测不到或仅微量存在，但在PDX模型中显著富集。携带ecDNA驱动MYCN扩增的PDX模型表现出极大的生长速率加速，而含有ecDNA驱动MYC扩增的PDX模型则表现出向原始胚胎特征的组织学转化。

在治疗评估方面，研究人员发现NK细胞联合Avastin?和伊立替康在体外增强了对原代GBM3细胞的细胞毒性，并在携带ecDNA驱动MYC和PDGFRA扩增的颅内PDX模型中延长了生存期。全基因组测序(Whole Genome Sequencing, WGS)证实，治疗后MYC和PDGFRA的ecDNA驱动扩增仍然持续存在，表明这些环状DNA分子具有高度的稳定性。

研究结论表明，通过皮下扩增途径成功建立了来自冻存GBM组织的颅内PDX模型。这些模型为研究GBM生物学和评估化学免疫治疗疗效提供了临床相关平台。ecDNA被确定为通过癌基因扩增驱动GBM进展的关键因素，其在治疗后仍然持续存在。NK细胞疗法联合Avastin?和伊立替康在ecDNA驱动的肿瘤中显示出活性，强调需要将免疫疗法与直接靶向ecDNA的方法相结合的未來策略，以实现GBM的持久临床获益。

讨论部分进一步指出，PDX模型在重现GBM生物学和在临床相关环境中测试疗法方面具有不可估量的价值。性别和年龄被认为是GBM生物学的重要修饰因素，在本研究队列中，所有女性供体年龄均超过60岁，而来自男性供体的PDX植入率更高。颅内PDX重现了GBM的标志性特征，包括血管周围侵袭。ecDNA在肿瘤动态中扮演关键角色，通过不平衡分离机制促进携带癌基因的细胞生存。在GBM中，ecDNA经常携带癌基因如MYC(N)、EGFR、PDGFRA、MET、MECOM/PIK3CA/SOX2簇和CDK4/MDM2簇。从功能上讲，MYC(N)调节细胞周期和代谢，支持胶质瘤干细胞增殖。它们的ecDNA驱动扩增促进自我更新，但通常与其他癌基因和肿瘤抑制因子缺失协同作用。PDGFRA是IDH野生型GBM中继EGFR之后第二常见的受体酪氨酸激酶(Receptor Tyrosine Kinase, RTK)，也是ecDNA扩增的，驱动侵袭、运动性和治疗抵抗。本研究中观察到的MYC和PDGFRA同时扩增可能维持干性和侵袭性。

研究的局限性包括未通过荧光原位杂交(Fluorescence In Situ Hybridization, FISH)直接可视化确认ecDNA存在，以及除CDK4外未检查其他标记物如细胞周期蛋白E、Ki-67或caspase-3。虽然NSG小鼠缺乏功能性T、B和NK细胞，但残余的先天免疫成分如小胶质细胞和中性粒细胞仍然存在，可能影响与过继转移的同种异体NK细胞的相互作用。

总之，这项研究不仅建立了可靠的颅内原位GBM PDX模型平台，而且深入揭示了ecDNA在肿瘤进化中的关键作用，为开发针对ecDNA驱动肿瘤的新型治疗策略提供了重要理论基础和实验依据。研究结果强调了联合靶向治疗和免疫治疗在克服GBM治疗抵抗中的潜在价值，为未来临床转化研究指明了方向。