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中文翻译（摘要部分）
胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GB）无法治愈且对治疗耐药，尽管在治疗过程中基因组保持稳定1-8，这表明非遗传性细胞可塑性是疾病进展的核心驱动因素。这种可塑性究竟反映随机的状态切换，还是受可预测的基因调控所支配，此前尚不清楚9-1
中文翻译（摘要部分）
胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GB）无法治愈且对治疗耐药，尽管在治疗过程中基因组保持稳定1-8，这表明非遗传性细胞可塑性是疾病进展的核心驱动因素。这种可塑性究竟反映随机的状态切换，还是受可预测的基因调控所支配，此前尚不清楚9-13。在此，研究人员引入了scDORI（single-cell deep multi-omic regulatory inference，单细胞深度多组学调控推断）——一种在单细胞分辨率下推断增强子驱动的基因调控网络（enhancer-driven gene-regulatory networks，eGRNs）的深度学习框架——并将其应用于来自原发性胶质母细胞瘤的超过一百万细胞的单核多组学图谱。通过将计算推断与跨患者来源模型的系统性扰动筛选相结合，研究人员证明，一个具有激活因子与抑制因子不对称相互作用的结构化调控程序支配着胶质母细胞瘤中的细胞可塑性。由此产生的转变景观（transition landscape）是层级性的且可预测的，但允许出现正常神经发育中不存在的跨谱系轨迹。在这一景观中，低可塑性状态（如神经元样状态）并非稳定的分化终点，而是被主动维持的构型，由一组保护性抑制因子（safeguard repressors）网络所稳定，这些抑制因子沉默替代命运。研究人员鉴定出MYT1L是该网络中的主导成员，并证明其结合并抑制每个替代状态的主调控因子，以巩固神经元样身份。即使在标准治疗方案下，MYT1L仍限制可塑性，并在体内抑制肿瘤生长和侵袭。相反，MYT1L的缺失重新激活可塑性并加速恶性特征，表明低可塑性身份需要持续的抑制。这些发现将恶性细胞状态稳定性重新定义为激活与持续抑制之间的平衡，并提名保护性抑制因子作为区别于分化诱导型激活因子的候选治疗靶点，在表型转换驱动治疗耐药的多种癌症中具有潜在相关性。
论文解读
一、研究背景与科学问题
胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GB）是成人中最常见的原发性脑肿瘤，以深度的细胞异质性和极差的预后为特征。尽管GB的基因组景观已被广泛编目，但可操作的遗传驱动因素仍然稀缺，靶向治疗的临床应答极为有限。纵向研究强调了治疗诱导的遗传进化在GB中的有限贡献，并揭示了尽管接受治疗，克隆仍然显著稳定，这表明非遗传机制——如表观遗传可塑性和转录重编程——是GB适应和治疗耐药的核心。开创性的单细胞转录组研究已表明，恶性GB细胞占据一个类似于发育祖细胞的细胞状态连续体，包括少突胶质前体细胞（OPC）样、神经祖细胞（NPC）样、星形细胞样和间充质样表型。患者来源异种移植模型已证明单个GB细胞可以产生多种状态，暗示了实质性的可塑性。然而，这些状态转变是遵循刻板路线还是可变轨迹，以及基因调控机制如何促进或约束它们，此前仍不清楚。
二、研究内容与主要结论
为回答上述问题，研究人员整合了来自12例IDH野生型原发性GB肿瘤的超过一百万个细胞的单核RNA测序（snRNA-seq）和单核ATAC测序（snATAC-seq）多组学图谱。通过开发scDORI（单细胞深度多组学调控推断）这一深度学习框架，研究人员在单细胞分辨率下解码了增强子驱动的基因调控网络（eGRNs），绘制了GB细胞身份与可塑性的调控景观，并通过系统性的转录因子（TF）扰动实验进行了功能验证。研究揭示了一个由激活与抑制不对称相互作用塑造的结构化、层级性且可预测的GB状态转变景观，该景观允许正常神经发育中不存在的跨谱系轨迹。研究鉴定出MYT1L为神经元样状态的关键保护性抑制因子，其通过直接结合并抑制每个替代状态的主调控因子来巩固神经元样身份，限制可塑性，并在体内抑制肿瘤生长和侵袭。这些发现将恶性细胞状态稳定性重新定义为激活与持续抑制之间的平衡，并提名保护性抑制因子作为区别于分化诱导型激活因子的候选治疗靶点。该论文发表在《Nature》。
三、主要关键技术方法
研究人员构建了涵盖12例IDH野生型原发性GB肿瘤、超过一百万个细胞的单核多组学图谱（snRNA-seq与snATAC-seq并行）。开发了scDORI深度学习框架，基于自编码器对基因表达和染色质可及性进行联合降维，将两者分解为携带调控意义的基因调控模块（Topics），并通过耦合解码器施加峰共可及性、TF染色质结合、CRE-基因连接和TF-靶基因表达相关性等机制约束。随后进行了跨三条患者来源GB细胞系（S24、P3XX和BG5）的55个TF候选分子的混合单细胞慢病毒过表达（OE）筛选，并与原代皮层细胞共培养以提供神经微环境。此外，还运用了CUT&RUN测序鉴定MYT1L直接靶标、空间转录组学（97个匹配的Visium切片）和伪时间克隆轨迹分析，以及小鼠原位移植和双光子活体成像。
四、研究结果
GB中状态特异性的表观遗传可塑性。 通过计算表观遗传可塑性评分（基于染色质可及性预测转录状态的模糊度），研究人员发现恶性细胞比非恶性肿瘤微环境（TME）细胞和类似的神经发育细胞类型表现出更大的表观遗传可塑性，且不同GB细胞状态间的可塑性程度差异显著，其中NPC神经元样和OPC神经元样状态的可塑性最低。这些差异不能由基因表达与可及性的全局耦合差异或各状态细胞数差异所解释，且在患者间一致观察到。
GB异质性的调控架构。 scDORI识别出31个活性Topics，每个Topic编码一个eGRN，捕获共可及的染色质区域及其顺式连接的共表达基因。聚类分析揭示了四个主要调控状态（神经元样、OPC-NPC样、AC样和胶质增生-缺氧状态）及一个增殖群体。scDORI还解析了单个恶性状态内的功能异质性，并识别出跨状态Topics和肿瘤广泛Topics。每个Topic直接产生Topic调控因子（TRs），包括已知的GB状态标志物（如ASCL1、SOX11、FOSL1）和谱系特异性TF。此外，scDORI推断的抑制性连接鉴定出Topic保护因子（TSs）——通过沉默替代状态基因程序来维持身份的TF。
GB细胞状态的功能驱动因子。 通过55个TF候选分子的过表达筛选，研究人员发现三分之二的候选分子诱导了与scDORI预测一致的状态变化，涵盖TRs和TSs。高置信度驱动因子中81%位列scDORI对应状态相关Topics的顶级预测调控因子之列。scDORI还解析了这些驱动因子中不同的作用机制：一些主要激活状态标志基因（MEOX2、PRRX1、JUN），另一些主要抑制替代状态标志基因（MYT1L、ST18、SOX10），还有一部分兼具两种模式（SOX4、FOXO1、CEBPD）。
激活与抑制塑造GB命运。 研究人员计算了Topic激活潜能（TAP）和Topic抑制评分（TRS），分别量化细胞从源Topic激活靶Topic调控因子和施加抑制的能力。TAP网络揭示了一个结构化且显著不对称的转变景观：OPC-NPC样和AC样Topics显示出通向多个替代状态的强连接，而神经元样和胶质增生-缺氧Topics的连接主要局限于自身状态。TRS分析表明神经元样Topics对替代状态Topics和标志基因施加最广泛的抑制。净转变潜能（TAP与TRS之差）在状态水平上揭示了一个与各状态表观遗传可塑性一致的转变潜能和屏障层级。将相同分析应用于发育中的人类背侧端脑时，转变局限于神经源性和胶质源性谱系内，而GB则允许跨谱系转变，表明其扩展的转变潜能是恶性肿瘤的异常特征。空间转录组学和伪时间克隆轨迹分析进一步验证了高转变潜能的Topic对在空间和时间上更频繁地共激活。
主动抑制限制GB可塑性。 对十个候选TF（包括预测的保护性抑制因子BCL11B、NR3C2、MYT1L、ST18、POU2F2、BACH2和神经元样程序激活因子SOX11、SOX4、ASCL1、PBX1）的过表达分析表明，所有抑制因子均在染色质和转录水平沉默非神经元样状态程序，且抑制因子驱动的染色质关闭比激活因子驱动的身份诱导更有效地约束其他细胞命运。MYT1L限制可塑性最为有效，关闭染色质并沉默几乎所有非神经元样程序。CUT&RUN测序表明31%的差异可及基因（DAGs）被MYT1L直接结合，几乎全部在诱导后关闭的增强子和启动子位点，而仅0.3%的结合基因与染色质开放重合，鉴定MYT1L为直接转录抑制因子。MYT1L直接抑制来自每个替代状态的多个调控因子，包括TCF7L2、MEOX2、ETV1和JUN。MYT1L在原代皮层共培养和放疗或替莫唑胺预暴露等促进可塑性的条件下仍保持限制可塑性的活性。MYT1L过表达还驱动功能性神经元样特征的获得，包括突触发生和神经突生长通路的上调、神经突样复杂性增加、肿瘤微管介导的细胞间连接减少以及生长和增殖抑制。将MYT1L DNA结合域（DBD）与转录抑制因子（EnR）或激活因子（VP64）融合的实验证实，抑制而非激活驱动这些功能特征。MYT1L撤除后，成功重编程的细胞恢复到与对照不可区分的状态，而MEOX2诱导的高度可塑性AC样状态在驱动因子撤除后仍保持其可塑性构型，揭示了低可塑性状态需要持续执行抑制屏障而高可塑性状态一旦建立即自我维持的机制不对称性。小鼠原位移植实验表明，MYT1L过表达的肿瘤生长显著更慢，脑侵袭受限，肿瘤发展延迟并改善生存。
五、讨论与结论
该研究解决了GB表型可塑性是反映随机状态切换还是遵循明确调控逻辑的长期未决问题。研究结果表明，GB的可塑性由一个结构化的、不对称的激活与抑制程序所支配，该程序是层级性的且可预测的。神经元样细胞作为受约束的低可塑性状态，由一组转录抑制因子网络主动稳定，该网络沉默替代恶性命运。MYT1L作为该网络的关键成员，通过直接抑制每个替代状态的主调控因子来巩固神经元样身份，其活性在标准治疗和神经微环境条件下仍得以保留，并在体内限制肿瘤生长和侵袭。相反，MYT1L的缺失重新激活可塑性并加速恶性特征，表明低可塑性身份需要持续的抑制。这些发现将恶性细胞状态稳定性重新定义为激活与持续抑制之间的平衡，并提名保护性抑制因子作为区别于分化诱导型激活因子的候选治疗靶点。该研究确立了转录抑制因子作为可塑性关键抑制因子的作用，强调了靶向脑癌状态转换表观遗传基础的潜力，在表型转换驱动治疗耐药的多种癌症中具有潜在相关性。
