综述：胶质母细胞瘤与放疗抵抗：癌症干细胞亚群、缺氧和治疗策略的作用

《Cancer Treatment Reviews》：Glioblastoma and resistance to radiotherapy: role of cancer stem cells subpopulations, hypoxia and therapeutic strategies

　　

胶质母细胞瘤（glioblastoma）是成人中最具侵袭性的原发性脑肿瘤，以快速进展、治疗抵抗和不可避免的复发为特征。尽管采用标准治疗方案——手术切除、X射线放疗（X-ray RT）和替莫唑胺化疗——预后仍然不佳。越来越多的证据表明，胶质瘤干细胞（GSCs）和缺氧驱动了这种抵抗和复发。本综述研究了不同的GSC亚型：最具有侵袭性和浸润性的间充质GSC（mesenchymal GSC）；对放射较敏感但增殖高度活跃并促进复发的前神经GSC（proneural GSC）；以及虽然了解较少，但因其在放疗期间或通过未知机制激活和失活而日益受到关注的慢周期GSC（slow-cycling GSC）。缺氧作为胶质母细胞瘤微环境的一个标志，维持这些干细胞处于去分化状态。作为关键调节因子，缺氧通过上皮-间充质转化样（EMT-like）、前神经-间充质转化（PMT）或将分化癌细胞重编程为GSC等过程，协调放疗抵抗机制并促进干细胞样细胞的持续存在。综述最后重点介绍了正在开发的克服放疗抵抗的治疗策略，包括靶向GSC、缺氧，或采用X射线放疗之外的替代照射模式。

胶质母细胞瘤（GBM）是成人中最具侵袭性的脑肿瘤。标准治疗方案包括手术切除，随后进行分次为2 Gy共30次的X射线放疗（RT）联合替莫唑胺化疗，以及肿瘤治疗电场的辅助治疗。尽管采用这种多模式方案，预后仍然不佳，中位生存期为15个月，5年生存率低于2.7%。不良预后可归因于GBM的病理生理学，其特征为高度侵袭性和快速增殖的细胞、促进血管生成的缺氧肿瘤微环境，以及有利于肿瘤进展的额外适应性机制。这些特征导致了近乎普遍的复发，凸显了耐药细胞群体的存在和当前治疗的局限性。手术切除虽然必不可少，但由于浸润性肿瘤细胞的存在，无法实现完全切除。化疗的疗效常因约60%的患者中存在MGMT启动子非甲基化状态而受损，该状态保留了MGMT的表达，增强了DNA错配修复，并降低了替莫唑胺的获益。最后，RT作为标准治疗的基石，面临着类似的局限性：大多数复发发生在照射野内，且在缺氧条件下其疗效显著降低。鉴于GBM对常规治疗的抵抗，已鉴定出一个特别具有抵抗力的细胞群体：胶质瘤干细胞（GSC）。这些细胞驱动肿瘤复发，并采用特定机制在放射治疗中存活。本综述聚焦于GSC、其特性及其在电离辐射抵抗中的作用。

**GBM中的缺氧微环境与GSC亚型**

**GBM微环境**

肿瘤可被建模为多室系统，包含具有多种细胞类型的肿瘤微环境。本综述聚焦于胶质母细胞瘤（GBM）中的缺氧微环境及其在肿瘤存活、进展和侵袭性中的作用。理解这些机制对于阐明GBM的放射抵抗性至关重要。

**肿瘤微环境**

**缺氧** – 缺氧是GBM微环境的一个标志，定义为相对于正常脑组织，氧分压（<10 mmHg）降低。缺氧可激活转录因子缺氧诱导因子（HIF，图1）。HIF是一个异二聚体，包含α和β亚基，具有三种α亚型：HIF-1α（由HIF1A基因编码）、HIF-2α（也称为内皮PAS结构域包含蛋白（EPAS-1），由EPAS1基因编码）和HIF-3α（由HIF3A基因编码）。在常氧条件下，α亚基通过脯氨酰羟化作用和von Hippel-Lindau（VHL）介导的泛素化快速降解。在缺氧条件下，由于需要氧气的脯氨酰羟化酶（PHDs）无法羟化脯氨酸残基，α亚基的降解被抑制，阻止了VHL介导的泛素化。这导致α亚基稳定并发生核转位，在核内与β亚基HIF-1β（也称为芳烃受体核转位蛋白（ARNT），由ARNT基因编码）二聚化。根据α亚基亚型，所得异二聚体称为HIF1、HIF2或HIF3，与缺氧反应元件结合，促进参与细胞存活、增殖、血管生成、代谢转换、免疫、侵袭和转移、干性、细胞外基质修饰等过程的HIF靶基因表达，这些过程共同驱动治疗抵抗（表1）。

**细胞异质性**

**分化肿瘤细胞** – 这些细胞代表大多数肿瘤细胞，以快速增殖和侵袭为特征。它们消耗血管供应的大量营养物质和氧气，并可通过GFAP或NeuN标志物的表达来识别。它们还表现出转录特征，包括YAP/TAF/TEAD通路激活增加，其中CC1蛋白能够招募巨噬细胞。

**胶质瘤干细胞** – 自20世纪60年代以来，已在包括GBM在内的众多肿瘤中证实了癌症干细胞的存在。这些细胞可通过特定标志物识别，如CD133、CD44、CD15、LICAM、SOX-2、NANOG、OLIG2、NESTIN、ID1或A2B5，并且通常位于特定微环境中，这些微环境保护它们免受放疗和化疗的影响。GSC具有自我更新、无限增殖、启动肿瘤以及分化为异质性肿瘤细胞群体的能力。在体外，这些细胞可形成称为成胶质细胞球的球体，这是因为它们在去分化培养基中聚集并悬浮生长，这使它们能够在RT治疗后存活并导致复发。在体内，GSC已被描述为能够启动新肿瘤。它们代表一个高度异质性的群体，将在下文进行描述。

**非肿瘤细胞** – GBM不仅限于肿瘤细胞，还包括多种细胞，如星形胶质细胞、神经元、少突胶质细胞、小胶质细胞、内皮细胞和免疫细胞。这些细胞也可参与肿瘤进展。肿瘤组织中星形胶质细胞分泌细胞因子（IL-6、TGF-β）和基质金属蛋白酶（MMP-2、MMP-9），促进GBM细胞增殖和侵袭。小胶质细胞在GBM中被大量招募，并获得促肿瘤的M2表型。神经元也通过分泌神经调节蛋白-3参与肿瘤进展。GBM细胞及其微环境的异质性十分显著，并解释了肿瘤的侵袭性。然而，这种异质性不仅必须在组织水平上考虑，也必须在分子水平上考虑。本综述聚焦于GSC，它们并非单一实体，而是不同亚群的集合。

**GSC的不同亚型**

区分GSC亚群对于改善治疗正变得越来越重要。事实上，GSC高度参与GBM的可塑性，因为它们存在于不同的亚型群体中，每种亚型都具有特定的特性，这些特性在不同程度上影响肿瘤进展和治疗反应（表2）。

**慢周期GSC** – GSC与分化细胞一样，可分为两类：慢周期细胞和快周期细胞。慢周期细胞包括GSC和分化细胞，其特点是增殖率低，即分裂速度远慢于大部分肿瘤细胞。在GBM患者来源的细胞系中，其倍增时间大约比快周期细胞长三倍。在小鼠胚胎成纤维细胞模型中，与增殖细胞相比，静息细胞的三羧酸循环通量和线粒体呼吸增加。尽管处于静息状态，但慢周期细胞被认为通过其干细胞样特性在GBM进展中发挥主要作用，有助于肿瘤侵袭、治疗抵抗和复发。当使用PKH-26膜标记染料分离时，只有保留染料的细胞（慢周期细胞）在体外连续传代后保持长期自我更新能力，而快速分裂的细胞最终失去这种潜力。重要的是，慢分裂细胞在体外和体内包含相对同质的干细胞群体。最近，研究人员研究了慢周期细胞的干性谱，并证明这些细胞表现出间充质GSC特有的特征。一个潜在的慢周期GSC标志物PDZK1相互作用蛋白1（PDZK1IP1，也称为MAP17）与干细胞样表型、免疫调节和免疫抑制性肿瘤微环境相关。肿瘤微环境通过提供促进休眠的调节信号来支持慢周期GSC的维持，其中缺氧是一个关键因素。虽然确切的机制尚不清楚，但已有研究表明HIF介导的蛋白磷酸酶2A（PP2A）激活可在GBM肿瘤中诱导细胞静息。值得注意的是，这些慢周期细胞并非永久性失活。它们的再激活可由环境刺激触发，如生理应激、免疫系统相互作用或化疗，这在GBM、癌、黑色素瘤、结直肠癌或非小细胞肺癌等不同的临床前癌症模型中均有显示。在GBM临床前模型中，研究人员证明慢周期细胞在GBM侵袭和化疗耐药中起关键作用，从而影响肿瘤复发。总之，必须理解的是，虽然慢周期细胞可能表现出癌症干细胞的表型和功能特征，但并非所有慢周期细胞都是癌症干细胞。同样，并非所有癌症干细胞都是慢周期细胞。

**前神经（PN）GSC** – PN GSC的特征类似于分化神经元细胞，但它们表达特异性标志物，如CD15、CD133、MAP-2、Oligo2和SOX-2，这反映了它们的干细胞起源以及维持部分分化状态的能力。这种部分分化似乎使它们对治疗更敏感。此外，PN GSC依赖糖酵解，因此需要血管供应的葡萄糖。它们主要位于血管周围微环境中，因此对缺氧敏感。尽管如此，它们仍保留自我更新、广泛增殖和通过激活Notch和Wnt通路启动肿瘤的能力。此外，缺氧或抗癌治疗（如RT）等应激条件可促进其向更具侵袭性的表型转变，增加其侵袭能力。研究人员还根据转录调节因子PATZ1的表达水平，在PN群体中识别出两个亚群。PATZ1^high群体与较长的生存期相关。PATZ1似乎下调G蛋白偶联受体CXCR-4，该受体是GBM中间充质表型的诱导剂。

**间充质（MES）GSC** – MES GSC代表肿瘤中最具侵袭性的干细胞亚群。这些细胞表达特异性标志物，包括CD44、YKL-40、ALDH1A3和EGFR，其特征是高侵袭能力、增强的治疗抵抗力以及在肿瘤进展中的核心作用。这些特征由MES GSC激活的信号通路调节：TGF-β、NF-κB、STAT3或糖酵解介导的代谢途径。MES GSC的代谢是其侵袭性的另一个关键因素。与仅依赖糖酵解和葡萄糖利用的PN GSC不同，MES GSC可以在糖酵解和氧化磷酸化之间切换。它们还能激活谷氨酰胺和脂质代谢，这有助于治疗抵抗。因此，它们在严重缺氧条件下具有优势并易于适应，这解释了它们在坏死和缺氧区域的普遍性。临床上，GBM中的MES GSC与不良预后相关，原因是它们对RT和化疗具有强烈抵抗力，并在重塑肿瘤微环境以增强其增殖和迁移方面发挥积极作用。总之，GBM是一个复杂的实体，以细胞异质性为特征，这有助于其进展、治疗抵抗和复发。对GSC不同亚型的表征使得癌症基因组图谱（TCGA）网络能够定义四种临床相关的胶质瘤亚组：前神经型（TCGA-PN）、间充质型（TCGA-MES）、经典型（TCGA-CL）和神经型（TCGA-NL）。在所有恶性胶质瘤中，最常见的亚型是TCGA-PN（32.73%）和TCGA-MES（32.4%），其次是TCGA-CL（19.77%）和TCGA-NL（15.09%）。这些亚型与不同的预后相关。TCGA-PN亚型与较好的预后相关，且在弥漫性星形细胞瘤和间变性星形细胞瘤等较低级别肿瘤中更常见，而TCGA-MES和TCGA-CL亚型与不良临床预后相关。然而，慢周期GSC仍然是一个量化不足且未分类的群体。同样重要的是要认识到，GSC异质性并不局限于静态类别。最近的发现强调了高度的表型可塑性，包括存在混合前神经-间充质状态，这进一步增强了整体治疗抵抗性。

**GSC的定位**

GSC亚型以其特定特征区分。它们有不同的需求，并位于不同的肿瘤区域，称为微环境，以促进其存活和自我更新。

**血管周围微环境** – 排列在血管中的内皮细胞构成GBM的血管周围微环境，也称为侵袭性微环境，并积极参与肿瘤进展、治疗抵抗以及GSC的维持和富集。内皮细胞表达VEGFR2和血管生成素（如Ang-2），参与血管重塑和血管周围微环境的结构构建。这些相互作用与GSC群体的增加及其自我更新特性的稳定相关，促进肿瘤侵袭、进展和复发。此外，内皮细胞产生的一氧化氮激活GSC中的Notch信号通路，该通路对其存活和自我更新至关重要。在这些血管周围微环境中，内皮细胞分泌碱性成纤维细胞生长因子（FGF-2），促进肿瘤细胞重编程为GSC。这并非唯一可能发生的重编程现象，GSC还可以经历内皮转分化过程，获得CD144和VEGFR2等标志物，从而促进肿瘤新血管形成和对抗血管生成治疗的抵抗。

**缺氧和坏死微环境** – 缺氧和坏死微环境的特点是氧分压低于10 mmHg且远离氧气供应，是GSC（特别是MES GSC）的另一个关键位置。在这些区域，缺氧被认为激活了大量有利于GSC的因子和通路。例如，TGF-β1被激活并促进上皮-间充质转化（EMT），导致GSC数量增加和GBM患者预后不良。CBF-1是Notch信号通路的关键转录调节因子，也在缺氧微环境中被激活，并通过加速EMT促进GSC增殖。类似地，HIF的靶基因VEGFA被缺氧激活，促进GSC自我更新。这些缺氧微环境为GSC提供了有利环境，不仅支持它们维持干细胞状态，还支持它们增强治疗抵抗性。

**免疫微环境** – 免疫微环境也支持GSC。事实上，GSC与肿瘤相关巨噬细胞相互作用，创造免疫抑制环境并调节T细胞活性。这些相互作用使GSC能够逃避免疫控制，同时支持其生长和侵袭。必须指出，所有这些微环境并非总是严格区分，GSC的定位也不是固定的。这些细胞可以响应微环境条件的变化和RT等治疗而迁移和适应。

**放射抵抗：聚焦GSC**

**X射线RT：原理与效应**

RT使用电磁辐射，主要是X射线，通常由直线粒子加速器发射。X射线定向于肿瘤，穿透皮肤到达肿瘤细胞并诱导多种DNA损伤。这种损伤以两种方式产生：三分之一来自直接效应，即电子与DNA的直接相互作用；三分之二来自间接效应，即通过水的辐射分解产生能够损伤肿瘤细胞的活性氧（ROS）。这些损伤最终导致受照射肿瘤细胞的死亡。鉴于RT的间接效应由ROS介导，氧气在RT疗效中起着基础性作用，它增加ROS产生，从而在肿瘤细胞中引起更多DNA断裂。然而，GBM在缺氧条件下发展，氧分压为1至10 mmHg，而健康脑组织为25至45 mmHg。与常见假设相反，缺氧并不一定减少ROS产生。一些研究表明，通过HIF-1α的稳定化，特别是GBM中，线粒体H₂O₂形式的ROS增加，提示缺氧诱导的ROS完全来自线粒体。这将解释DNA处ROS水平低以及因缺乏DNA损伤而对细胞核无影响的原因。其他研究通过观察缺氧条件下分离的线粒体ROS产生减少来挑战这一假设。这些相互矛盾的观察结果可能由测量方法、实验条件常为体外而非体内以及不同细胞区室中ROS的变异性来解释。

**GSC对RT的抵抗**

在Stupp方案中，X射线RT是GBM术后最有效的常规治疗。然而，如上所述，肿瘤中不同的细胞类型对此治疗的反应并不一致。分化肿瘤细胞通常对RT最敏感。其高代谢活性和增殖率使其易受照射期间产生的ROS的损伤。相反，MES GSC，特别是MES亚型，对RT表现出增强的抵抗性。慢周期GSC因其细胞周期停滞在G0期而逃避RT。此外，RT可激活慢周期GSC，确保肿瘤持续存在并促进复发。PN GSC被认为是GSC中对照射最敏感的，因为其增殖率相对高于静息细胞。事实上，照射后，在GBM患者的肿瘤细胞内观察到PN GSC标志物Oligo2和SOX-2的表达下降。GSC异质性并非RT抵抗的唯一原因。肿瘤微环境在此反应中起重要作用。富含内皮细胞和血管生成因子的血管周围微环境为GSC提供庇护，使其能在治疗后存活和再生。缺氧微环境通过氧气剥夺间接保护它们，限制了RT的疗效，并通过HIF通路激活维持干细胞样表型。然而，RT的影响远不止于细胞死亡与存活之间的简单二分法。照射还会在肿瘤内触发深刻改变剩余细胞行为的机制。这些机制包括MES转化和分化肿瘤细胞重编程为GSC，使肿瘤更具侵袭性和治疗抵抗性。

**辐射诱导的分化肿瘤细胞重编程为GSC**

**上皮-间充质转化样（EMT-like）和前神经-间充质转化（PMT）** – EMT是一个描述充分的过程，其中一些上皮细胞转化为MES癌细胞。该机制尽管复杂，但已明确表征多年，并发生在包括GBM在内的许多癌症中，尽管缺乏基底膜。肿瘤附近的上皮细胞表现出细胞粘附蛋白（如E-钙粘蛋白）表达下降，导致粘附连接断裂和极性丧失。这些细胞随后通过过表达MES标志物N-钙粘蛋白和波形蛋白获得运动特性。多种已知信号通路驱动EMT，如Notch、Wnt、TGF-β、EGFR和AKT。缺氧也通过激活HIF-1和HIF-2转录因子促进EMT，这些因子调节参与EMT、迁移和侵袭的基因。在GBM中，使用术语EMT-like，因为大脑缺乏典型上皮组织；EMT-like涉及与EMT类似的分子程序的激活，包括SNAI1、TGF-β、Twist、N-钙粘蛋白和波形蛋白，这些促进了细胞可塑性并突显了GBM的高度浸润性。EMT也已被证明可由照射激活。事实上，RT是肿瘤细胞侵袭的前兆。这尤其归因于RT诱导的ROS，它们通过几种机制激活EMT。首先，ROS激活MAPK3和MAPK1以上调SNAI1蛋白，该蛋白部分抑制E-钙粘蛋白。其次，ROS引起的氧化还原失衡导致基质金属蛋白酶活性，降解ECM并触发EMT。此外，研究人员证明了PAK-4（一种核信号和转录的关键调节因子）与PPAR-γ（另一种转录调节因子）转位至细胞核。响应照射，该PAK-4/PPAR-γ复合物结合到NOX1启动子以诱导EMT转化。更广泛地说，照射增加了胶质瘤中EMT的可能性。这种部分由RT引起的EMT增强了肿瘤抵抗治疗和导致复发的能力。RT后，PN GSC可转化为MES GSC。这种涉及PN细胞的EMT-like过程称为前神经-间充质转化（PMT），并与肿瘤侵袭性增强和治疗抵抗性增加相关（图2）。PMT可通过多种分子机制和信号通路的激活来解释。其中，RT诱导的PATZ1和Oligo2下调导致CXCR4过度激活，促进PN GSC向MES状态的转变。RT对STAT3的瞬时激活也有助于建立持久的PMT。此外，由YAP/TAZ调节的CD109已被确定为RT后诱导PMT的关键参与者。研究人员揭示，与肿瘤微环境中免疫细胞活性相关的NF-κB通路的激活，也显著促进了MES细胞的可塑性和侵袭性。

**肿瘤细胞重编程为GSC** – 除了EMT-like和PMT，最近还发现了另一种转化机制。研究人员证明了X射线照射后GBM肿瘤细胞去分化形成干细胞样表型。尽管肿瘤细胞重编程为GSC的研究很少，但在化疗和HIF因子诱导后也观察到了这种现象。事实上，研究人员证明基于替莫唑胺的化疗促进了分化肿瘤细胞向GSC的转化。该过程涉及分化肿瘤细胞的表型重组，在体外和体内均可发生，使其获得GSC特征，如表达多能性标志物CD133、SOX-2、Oct-4和Nestin。一旦转化，这些细胞便具有类似于已存在GSC的侵袭性和治疗抵抗性行为。研究人员将缺氧信号通路与肿瘤细胞重编程为GSC的过程联系起来。事实上，化疗后，HIF-1α和HIF-2α亚基表达增加似乎诱导重编程，因为通过shRNA使其失活可阻断去分化。研究人员通过证明在缺氧条件下敲低HIF-1α或HIF-2α可降低干细胞标志物CD133和CD15的表达并抑制成胶质细胞球形成，证实了这一点。研究人员使用暴露于3 Gy亚毒性照射的分化原发性GBM细胞系模型，也证明了RT诱导肿瘤细胞重编程为GSC。在裸鼠异种移植瘤模型中，原位移植受照射细胞后，也证明了这一现象，显示干细胞标志物表达增加。该研究还强调了存活素（一种抗凋亡蛋白）的参与，该蛋白在照射后似乎上调，但这些重编程机制仍不清楚，需要进一步研究。

**克服RT诱导的GSC变化的治疗策略**

在GBM治疗中使用的各种治疗策略中，那些针对RT诱导的抵抗和复发机制的策略可能代表有前景的疗法（图3）。

**临床阶段证据**

**靶向缺氧** – 鉴于缺氧在GBM中的参与，靶向该机制是最先进的策略之一。一些研究旨在使缺氧微环境再氧合。例如，高压氧治疗通过间歇性地用纯医用氧气给患者供氧来增强照射疗效。高压氧治疗在体外和体内均似乎是有效的化学增敏剂，且一项II期临床试验显示总生存期增加。然而，该疗法尚未在GBM患者中开展新的临床试验，可能是因为出现了专门使缺氧微环境再氧合的纳米颗粒。研究人员使用沸石在GBM模型中实现了高氧气释放且无毒性作用。此外，鉴于HIF转录因子在分化肿瘤细胞重编程为GSC中的作用，不应忽视靶向缺氧信号通路以改善对GSC治疗效果的策略，特别是HIF-2，它主要位于具有大量GSC群体的微环境中。许多HIF抑制剂正在被广泛测试，以阐明该通路的激活机制或为缺氧性癌症提供新的治疗前景（表3）。PT-2385是一种HIF-2特异性抑制剂，结合到HIF-2α的PAS-B结构域内的一个空腔，防止其与HIF-1β异二聚化。单独使用该抑制剂在体外不影响GBM细胞的活力，这最近在小鼠GBM细胞系中得到证实。尽管如此，研究人员证明在免疫活性小鼠中，治疗后肿瘤体积显著减小，并且浸润性小胶质细胞和巨噬细胞发生重塑。GBM的临床研究也已开始，显示其作为单药具有可接受的安全性和高度可变的效果，提示需要评估其与RT和化疗联合的效果。此外，其类似物PT-2977（也称为belzutifan）的开发旨在通过改善其药代动力学特征来克服PT-2385的局限性。Belzutifan目前正在肾细胞癌的临床评估中，且对于GBM仍处于研究阶段。靶向HIF-1仍处于临床前阶段。研究人员观察到，通过siRNA敲低HIF-1α可限制GBM中GSC的辐射诱导迁移，表明HIF-1抑制在体外和体内具有放射增敏作用。

**临床前阶段观察**

**预防PMT和EMT** – 靶向PMT和EMT是限制肿瘤细胞侵袭性和抵抗性（特别是在RT后）的新兴策略。一项研究显示，在鼠前神经高级别胶质瘤细胞中，通过AZD1480或ruxolitinib等分子抑制JAK-2（STAT3的关键激活因子），并结合RT，可预防PMT并降低细胞侵袭性。这些结果在临床前GBM模型中得到支持，其中移植了用AZD1480联合RT处理的人前神经胶质瘤细胞的小鼠，与仅接受RT的小鼠相比，存活率显著提高。Ruxolitinib目前正在人类GBM中进行研究。这一观察结果强调了靶向STAT3的重要性，因为它在PMT依赖的细胞可塑性和肿瘤侵袭性中起核心作用。越来越多的证据表明，Notch通路抑制剂通过阻断与放射抵抗相关的EMT机制而发挥放射增敏剂作用。事实上，研究人员在体外和体内证明，照射通过上调PAK-4增加了PAK-4/PPAR-γ复合物向NOX1启动子的招募。通过shRNA抑制PAK-4可减少辐射诱导的复合物激活，提示靶向PAK-4在克服GBM放射抵抗方面具有潜在治疗功效。最近，一种天然萘醌衍生物紫草素显示出抑制GBM中EMT的潜力。事实上，研究人员在体外和体内证明，紫草素上调p53和hsa-miR-361-5p，从而抑制ZEB1表达并降低MES标志物水平，如N-钙粘蛋白、波形蛋白和SNAI1。类似地，恢复Rnd1表达通过抑制AKT/GSK-3β通路减弱了EMT并降低了替莫唑胺耐药性，减少了GBM中的细胞迁移和侵袭性。靶向TGF-β通路仍然是一个重要轴。通过Z-FL-COCHO抑制组织蛋白酶S可维持紧密连接完整性并阻止GBM细胞中TGF-β诱导的EMT，从而限制侵袭。这些复杂的相互作用强调了靶向关键EMT和PMT通路以对抗肿瘤可塑性和改善RT的重要性。

**新兴概念**

**靶向慢周期GSC** – 鉴于慢周期GSC抵抗RT的能力，诱导其苏醒可能使其对治疗敏感并防止复发。为此，研究人员最近回顾并讨论了三种消除休眠细胞的治疗策略：唤醒这些休眠细胞、将这些细胞维持在静息状态或在细胞静息时将其消除。这些策略已在非脑肿瘤中出现，但在GBM中研究较少。然而，Harmine是一种有效的静息细胞状态抑制剂，似乎通过抑制ATP与DYRK1A激酶口袋的结合而有效，DYRK1A参与G0-G1过渡的调节。另一种策略涉及靶向FABP7，即慢周期GSC中的一种脂肪酸转运蛋白，这可能是一种可行的治疗策略。其抑制与糖酵解抑制相结合，可使GSC对代谢应激敏感并提高总生存期。这些靶向慢周期GSC的治疗策略在GBM中似乎尚未得到充分研究。因此，需要进一步研究。

**预防细胞重编程** – 一种新兴的治疗策略涉及阻断辐射和/或缺氧诱导的分化肿瘤细胞重编程为GSC的过程。特异性下调存活素已被证明可阻断辐射诱导的可塑性，因此代表了预防重编程的一个有趣途径。该蛋白已知与包括肾细胞癌在内的多种肿瘤类型的不良预后和短生存期相关。存活素抑制剂YM155在GBM细胞照射后显著减少了成胶质细胞球的形成和重编程。该抑制剂已在黑色素瘤、乳腺癌和非小细胞肺癌的众多临床试验中进行了评估，但似乎未显示出任何改善，尽管其安全性有保障。最近，一项在GL261同基因小鼠胶质瘤模型上进行的创新临床前策略证明，将照射与毛喉素（一种已确定的神经元分化剂）相结合，可以瞬时将胶质瘤细胞重编程为神经元样或小胶质细胞样表型，显著耗竭GSC库并减缓肿瘤生长。然而，旨在阻断照射后重编程的研究有限，需要进一步关注。

**优化RT模式** – 靶向GSC是规避GBM抵抗机制的一种新兴且有前景的策略。然而，它无法克服X射线照射的许多局限性，例如其缺乏弹道精度和放射递送的准确性。X射线RT不能保护健康组织，且其有效性在缺氧条件下大大降低。此外，正如本综述所强调的，X射线照射可通过细胞重编程机制促进复发，导致对患者产生许多有害影响。为克服这些限制，强子治疗（一种使用带电粒子而非X射线的RT形式）正被越来越多地探索。在可用的强子治疗中，质子治疗提供了比X射线更好的剂量分布，允许在肿瘤内最大程度地沉积能量，同时保护周围健康组织。此外，在体外，质子束照射似乎比常规X射线对GBM中的GSC具有更高的疗效。临床上，一项前瞻性II期随机试验报告，与调强放疗相比，正常组织毒性降低，患者报告的疲劳感减少。然而，目前质子治疗的临床数据并未证明GBM患者的无进展生存期或总生存期有改善。早期的临床试验正在评估剂量递增的质子治疗与标准放化疗的联合应用，旨在改善GBM患者的疗效和耐受性。另一种强子治疗方法，碳离子放疗（CIRT），正在越来越多地被研究并倾向于用于放射抵抗性癌症如GBM。CIRT具有更好的离子弹道性能，是X射线的两倍生物学效应，并允许更安全地使用放射增敏剂如PARP，且CIRT的效果比X射线更显著。此外，CIRT在体外和体内减少了迁移、侵袭和缺氧诱导的放射抵抗性。研究人员在缺氧或常氧条件下显示了一致的谱系依赖性功效。无论氧水平如何，U-251 MG人GBM细胞系与X射线相比表现出更大的细胞死亡。然而，GL15 GBM细胞系并非如此，它在缺氧条件下对CIRT仍然表现出一定的放射抵抗性。结果表明，尽管CIRT在两种GBM细胞中均比X射线更有效，但缺氧仍能以细胞类型特异性方式限制CIRT疗效。这凸显了将CIRT与缺氧靶向策略相结合的必要性。其他研究已使用CIRT靶向GSC。例如，研究人员在U-251 MG和LN-229细胞系上体外显示，与X射线相比，CIRT后成胶质细胞球形成减少。此外，研究人员在体外和体内证明，CIRT可有效根除放射抵抗的患者来源GSC，导致生长抑制和生存期延长。基于物理原理和临床前证据，使用碳离子强子治疗代替X射线RT来靶向放射抵抗性癌症和癌症干细胞是有前景的。然而，它尚未被确立为标准治疗。还应强调，CIRT对于GBM仍严格处于研究阶段，仅有两项临床研究且尚未公布结果。CIRT因其高成本和非常有限的地理可及性而并非对所有肿瘤都可用。

**结论与新兴治疗方法**

尽管X射线RT仍然是GBM Stupp方案中的标准照射技术，但肿瘤抵抗机制，特别是由缺氧微环境和GSC驱动的机制，大大限制了其疗效。本综述强调了GSC在肿瘤抵抗和复发中的核心作用，无论是MES、增殖性还是慢周期细胞，它们都受缺氧影响，并能够在暴露于照射后适应其表型。通过HIF因子，缺氧有助于维持干细胞状态，促进细胞可塑性，并支持EMT、PMT或分化癌细胞重编程为GSC等过程。为了对抗放射抵抗，几种系统性治疗方法正在出现，包括减少缺氧、抑制HIF或阻断重编程为干细胞表型的机制。此外，质子和碳离子方法是有前景的研究性策略，需要在分子定义的GBM队列中以及与全身治疗联合进行前瞻性验证。这些方法提供了可测试的治疗假设，如果在临床相关模型和前瞻性试验中得到验证，可能改善治疗策略。