神经科学分子将脑癌链接到组织愈合

胶质母细胞瘤肿瘤

脑扫描显示横截面的俯视图,其中胶质母细胞瘤肿瘤以红色突出显示。信用:海尔霍夫,维基梅德米亚公

肿瘤启动细胞中炎症标志物的增加被认为是对脑损伤的一种反应。

多伦多科学家发现,大脑损伤后的愈合过程可能会刺激肿瘤的生长,当新的细胞生成来替代因损伤而失去的细胞时,这些细胞会因突变而偏离轨道。脑损伤可以是外伤、感染或中风。

研究结果由一个跨学科的研究团队从多伦多大学儿童医院(SickKids)和玛格丽特公主癌症中心也在泛加拿大站起来加拿大癌症梦之队,集中在一个共同的脑癌称为胶质母细胞瘤。

“我们的数据表明,正确的突变改变大脑中特定的细胞可以被伤害产生肿瘤,”彼得博士说,梦之队的领导者是神经外科的部门主管和资深科学家在SickKids发育和干细胞生物学程序。yabo124

加里·贝德(Gary Bader)是德克萨斯大学Temerty医学院唐纳利细胞和生物分子研究中心的分子遗传学教授,特雷弗·普(Trevor Pugh)博士是玛格丽特公主医院的资深科学家,他们也领导了今天发表在杂志上的这项研究自然癌症

该研究结果可能导致新的胶质母细胞瘤患者的新治疗,他们目前的治疗方案有限,诊断后15个月的平均寿命。

“胶质母细胞瘤可以被认为是一个永不停止愈合的伤口,”德克斯说。“我们对这表告诉我们癌症如何引起和增长的兴奋,并通过专注于伤害和炎症反应来开辟关于治疗的全新思路。”

研究人员应用了最新的单细胞技术RNA.测序和机器学习技术以映射胶质母细胞瘤干细胞(GSC)的分子化妆,该德克斯的团队以前表现出的肿瘤群体负责治疗后的肿瘤引发和复发。

他们发现新的GSCs亚群具有炎症的分子特征,并与患者肿瘤内的其他癌症干细胞混合。德克斯说,这表明,当正常的组织愈合过程(产生新的细胞来取代因损伤而失去的细胞)因突变而偏离轨道时,一些胶质母细胞瘤就开始形成了,甚至可能在患者出现症状之前很多年就开始形成了。

根据这项研究,一旦一个突变细胞开始伤口愈合,它就不能停止增殖,因为正常的控制被破坏了,这刺激了肿瘤的生长。

“目标是识别一种杀死胶质母细胞瘤干细胞的药物,”欧文惠特利的研究生欧文学员贡献“但我们首先需要了解这些细胞的分子性能以便能够更有效地瞄准它们。“

该团队从26名患者的肿瘤中收集了GSC,并在实验室中扩展了它们,以获得足够数量的这些稀有细胞进行分析。通过单细胞RNA测序分析了近70,000个细胞,该单细胞RNA测序检测在普夫格实验室的研究生Laura Richards Laura Richards领导的基因。

数据证实了广泛的疾病异质性,这意味着每个肿瘤包含多个分子不同的癌症干细胞亚群,使得复发的可能性,因为现有的治疗不能消除所有不同的亚克隆。

仔细观察揭示了每种肿瘤的两个不同分子状态的“发育”和“损伤反应” - 或者在两者之间的梯度上。

发育状态是胶质母细胞瘤干细胞的一个特征,类似于出生前发育中的大脑中快速分裂的干细胞。

但第二个州的出现让人感到意外。研究人员称其为“损伤反应”,因为它显示出免疫通路和炎症标志物(如干扰素和tnf)的上调,这表明了伤口愈合过程。

由于较旧的批量电池测量方法错过了新的单细胞技术,才获得这些免疫签名。

与此同时,由Stephane Vigers的实验室在Leslie Dan的药房中领导的实验成立了这两种州容易受到不同类型的基因爆炸,揭示与以前没有考虑过胶质母细胞瘤的炎症的治疗靶标。

最后,这两种状态的相对融合被发现是病人特有的,这意味着每个肿瘤都偏向于梯度的发育或损伤反应端。研究人员现在正在寻找针对这些偏见的定制疗法。

“我们现在正在寻找在这个梯度的不同点上有效的药物,”普说,他也是安大略癌症研究所的基因组学主任。“精准医疗有一个真正的机会——在单个细胞水平上解剖患者的肿瘤,并设计出一种可以同时取出多个癌症干细胞亚克隆的鸡尾酒药物。”

参考:2021年1月4日,自然癌症

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