膠質瘤細胞“干性”和生物學行為的分子調控機制及其治療學意義.pdf

1、膠質瘤是中樞神經系統(tǒng)最常見的原發(fā)性腫瘤。根據世界衛(wèi)生組織(WHO)對膠質瘤的分類標準，按照其惡性程度可分為Ⅰ-Ⅳ級，其中膠質母細胞瘤（WHOⅣ級）惡性程度極高，患者生存期短、復發(fā)率高、治療困難。膠質瘤干細胞是膠質瘤中具有干細胞特性的瘤細胞亞群。研究表明，膠質瘤干細胞可以驅動膠質瘤成瘤、進行自我更新并分化成異質性的瘤細胞群體從而維持腫瘤生長。盡管膠質瘤干細胞在腫瘤中含量極微，卻是維持膠質瘤增殖、侵襲和促血管生成等惡性生物學行為的關鍵。深入

2、研究調控膠質瘤干細胞生物學特性的分子機制，并研發(fā)靶向膠質瘤干細胞的治療策略將為提高膠質瘤患者治療效果帶來新的希望。
　　膠質瘤干細胞呈現(xiàn)干細胞樣的生物學特征（以下簡稱“干性”），具體表現(xiàn)為:表達特定干細胞標志物（如SOX2、Olig2、CD133等），具有自我更新、多向分化和體內重建腫瘤的能力?！案尚浴笔悄z質瘤干細胞群體維持自身存在、擴增的基礎，也是其發(fā)揮惡性生物學作用的關鍵。近年來研究發(fā)現(xiàn)，膠質瘤干細胞“干性”維持主要依賴于:1

3、)特定干細胞標記物的表達;2）膠質瘤干細胞內特有的分子調控機制（包括基因組學調控、表觀遺傳學調控、轉錄組學調控等）;3）外界腫瘤微環(huán)境（如腫瘤相關巨噬細胞、血管細胞及其分泌的生長因子）與膠質瘤干細胞的相互作用。本研究通過基因表達譜芯片篩查，發(fā)現(xiàn)膜表面蛋白CD9在膠質瘤干細胞中高表達并作為膠質瘤干細胞新標記物。在膠質瘤干細胞內在調控機制方面，我們發(fā)現(xiàn)CD9、miRNA-663、miRNA-126在膠質瘤干細胞“干性”和惡性生物學行為（細胞

4、增殖、侵襲和血管生成）中發(fā)揮調控作用。在腫瘤微環(huán)境調控方面，我們發(fā)現(xiàn)腫瘤相關巨噬細胞高表達定分泌PTN(Pleiotrophin)，后者與膠質瘤干細胞中其受體PTPRZ1結合，維持膠質瘤干細胞“干性”并促進腫瘤生長。
　　本研究的主要結果和意義如下:
　　1.CD9作為膠質瘤干細胞新標記物的篩選鑒定及其對膠質瘤干細胞“干性”維持和成瘤能力的影響:①CD9在膠質瘤干細胞中高表達并與膠質瘤干細胞標記物SOX2、Olig2和CD1

5、33存在共表達。②干擾CD9表達抑制膠質瘤干細胞自我更新能力和增殖能力。③干擾CD9表達抑制膠質瘤干細胞成瘤能力。
　　2.CD9對膜表面受體gp130穩(wěn)定性的影響和調控機制:①CD9與gp130在膠質瘤干細胞中存在相互作用。②干擾CD9明顯抑制gp130蛋白表達。③CD9通過防止gp130發(fā)生溶酶體泛素化降解而維持其穩(wěn)定性。
　　3.CD9對gp130下游STAT3信號通路活性的影響:①干擾CD9表達明顯抑制gp130下游

6、STAT3信號通路活性。②持續(xù)活化型STAT3能夠部分回復由于干擾CD9表達對膠質瘤干細胞“干性”和成瘤能力的抑制作用。
　　4.miRNA-663在膠質瘤中的表達水平及其預后判定價值:①相對于正常腦組織，miRNA-663在膠質瘤腫瘤組織中顯著低表達，其表達水平與膠質瘤級別和惡性程度顯著負相關。②miRNA-663表達是判斷膠質瘤，特別是膠質母細胞瘤患者預后的重要評價因子;其表達水平越高，患者預后越好。
　　5.miRNA

7、-663對膠質瘤惡性表型的影響及分子機制:①過表達miRNA-663明顯抑制膠質母細胞瘤細胞的增殖、侵襲能力，抑制顱內原位移植瘤生長。②PIK3CD和CXCR4是miRNA-663的靶基因。③過表達miRNA-663能夠抑制PIK3CD和CXCR4蛋白表達水平。④膠質瘤組織中miRNA-663與PIK3CD或CXCR4的表達水平顯著負相關。⑤miRNA-663抑制PIK3CD和CXCR4下游AKT信號通路活化和CCND1、MMP2、MM

8、P7等增殖、侵襲相關效應分子的表達。⑥過表達PIK3CD和CXCR4能夠部分回復miRNA-663對腫瘤增殖和侵襲的抑制作用。
　　6.miRNA-663基因治療聯(lián)合CXCR4抑制劑AMD3100的治療效果評價:①多西環(huán)素誘導miRNA-663表達聯(lián)合AMD3100，能夠顯著抑制移植瘤生長。②過表達miRNA-663聯(lián)合AMD3100能夠抑制CXCR4表達并阻斷其功能，延長荷瘤鼠生存時間。
　　7.miRNA-126在膠質瘤

9、干細胞中的表達及生物學功能:①miRNA-126在膠質瘤干細胞中顯著低表達，并與膠質瘤干細胞“干性”標記物SOX2表達水平負相關。②過表達miRNA-126顯著抑制膠質瘤干細胞增殖和自我更新能力。③過表達miRNA-126抑制膠質瘤干細胞誘導的內皮細胞遷移運動能力和小管形成能力。④過表達miRNA-126明顯抑制膠質瘤干細胞中VEGFA的表達和分泌，并抑制膠質瘤干細胞介導的腫瘤血管生成。
　　8.miRNA-126調控膠質瘤干細胞

10、的分子機制:①HIP1是miRNA-126的靶基因。②過表達miRNA-126能夠抑制HIP1蛋白表達。③HIP1促進膠質瘤干細胞“干性”維持、成瘤能力和促血管生成能力。④HIP1通過穩(wěn)定EGFR表達，促進AKT和STAT3信號通路活性。⑤過表達HIP1部分回復miRNA-126對膠質瘤干細胞增殖、自我更新和促血管生成的抑制作用。⑥過表達HIP1部分回復miRNA-126對EGFR表達和AKT、STAT3信號通路活性的負向調控。

11、　　9.miRNA-126與抗血管生成藥物貝伐單抗（Bevacizumab，Beva）聯(lián)合應用對膠質瘤干細胞腫瘤生長的治療效果:①多西環(huán)素誘導miRNA-126表達，顯著抑制Beva對膠質瘤干細胞的富集作用。②miRNA-126誘導表達與Beva聯(lián)合應用，顯著抑制膠質瘤干細胞腫瘤生長。③miRNA-126誘導表達與Beva聯(lián)合應用，顯著延長荷瘤鼠生存時間。
　　10.膠質瘤組織中miRNA-126的表達水平及與腫瘤微血管面積和患者

12、預后的關系:①相對于正常腦組織，miRNA-126在膠質瘤腫瘤組織中顯著低表達，且其表達水平與膠質瘤級別顯著負相關。②miRNA-126表達水平與膠質瘤腫瘤微血管面積顯著負相關。⑧miRNA-126是預測膠質瘤患者預后的標記物。
　　11.腫瘤相關巨噬細胞源性分泌蛋白PTN的篩選鑒定及其在介導腫瘤相關巨噬細胞促瘤效應中的作用:①PTN是腫瘤相關巨噬細胞高表達和分泌的生長因子;②腫瘤相關巨噬細胞源性的PTN能夠促進膠質瘤干細胞始動的

13、腫瘤生長。
　　12.PTPRZ1在膠質瘤干細胞中的表達及PTN/PTPRZ1通路對膠質瘤干細胞“干性”維持和成瘤能力的影響及其治療意義:①PTPRZ1在膠質瘤干細胞中高表達。②PTN/PTPRZ1通路促進膠質瘤干細胞自我更新能力和增殖能力。③干擾PTPRZ1表達抑制膠質瘤干細胞成瘤能力并延長荷瘤鼠生存期。④通過PTPRZ1抗體阻斷PTN與PTPRZ1結合，能夠抑制膠質瘤干細胞始動的腫瘤生長。
　　13.膠質瘤干細胞內PTN

14、/PTPRZ1下游信號通路篩查與鑒定:①PI3K-AKT信號通路是PTN-PTPRZ1發(fā)揮作用的主要下游通路。②PTPRZ1與Fyn存在相互作用。③PTN/PTPRZ1激活，促進Fyn的磷酸化和下游AKT通路的活化。
　　綜上所述，本研究的主要結論包括:
　　1.CD9作為膠質瘤干細胞膜標記物，其通過防止gp130發(fā)生溶酶體泛素化降解而維持gp130穩(wěn)定性，促進膠質瘤干細胞中STAT3信號通路活化并維持膠質瘤干細胞“干性”和

15、成瘤能力。
　　2.miRNA-663通過聯(lián)合靶向CXCR4、PIK3CD表達，負向調控PI3K-AKT通路，進而抑制膠質母細胞瘤演進并影響患者的預后。
　　3.miRNA-126通過靶向HIP1，負向調控EGFR表達和AKT、STAT3信號通路活性，抑制膠質瘤干細胞自我更新及促血管生成作用，進而影響膠質瘤腫瘤生長。
　　4.腫瘤相關巨噬細胞分泌的PTN與膠質瘤干細胞中高表達的PTPRZ1結合，促進膠質瘤干細胞中Fyn