摘要：

膠質(zhì)瘤是成人中最常見(jiàn)的惡性原發(fā)性腦腫瘤。它們的高度侵襲性使該疾病迄今為止無(wú)法治愈，強調了更好地了解驅動(dòng)膠質(zhì)瘤侵襲的機制的重要性。膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)是一種中間絲蛋白，是星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)干細胞衍生的膠質(zhì)瘤的特征。膠質(zhì)瘤惡性腫瘤與GFAP可變剪接的變化有關(guān)，因為經(jīng)典同工型GFAPα在高級腫瘤中下調，導致GFAPδ同工型在網(wǎng)絡(luò )中的優(yōu)勢增加。在這項研究中，我們使用了活體成像和離體腦切片侵襲模型。我們表明GFAPδ和GFAPα異構體差異調節膠質(zhì)瘤細胞的腫瘤動(dòng)力學(xué)。任一同種型的消耗都會(huì )增加神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的遷移能力。值得注意的是，GFAPδ耗盡的細胞隨機遷移通過(guò)腦組織，而GFAPα耗盡的細胞顯示出定向持續侵入腦實(shí)質(zhì)。這項研究表明，GFAP網(wǎng)絡(luò )的不同組成導致了膠質(zhì)瘤的特定遷移動(dòng)力學(xué)和行為。

介紹

多形性膠質(zhì)母細胞瘤（GBM，IV級膠質(zhì)瘤）是中樞神經(jīng)系統最常見(jiàn)和最具侵襲性的腫瘤，發(fā)病率為每100,000人3例，診斷后的粗中位生存期為9個(gè)月。GBM目前是無(wú)法治愈的，這在很大程度上是由于膠質(zhì)瘤細胞的高度侵襲性。GBM的標準護理治療包括手術(shù)切除腫瘤，然后進(jìn)行化療和放療，但未能完全根除高侵襲性神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞。結果，患者經(jīng)常在治療后復發(fā)并且腫瘤迅速重新生長(cháng)。

在之前的研究中，作者和其他人已經(jīng)表明，膠質(zhì)瘤惡性腫瘤與GFAP剪接異構體水平的改變有關(guān)。因此，癌癥基因組圖譜(TCGA)數據庫的RNA測序分析表明，膠質(zhì)瘤惡性程度的增加與GFAP的總體表達降低以及相對于GFAPα6向更高水平的選擇性剪接變體GFAPδ的轉變有關(guān).在體外增加GFAPδ/α比率會(huì )導致編碼蛋白質(zhì)的基因上調，這些蛋白質(zhì)參與細胞與細胞外基質(zhì)(ECM)之間的相互作用，例如層粘連蛋白、整合素和基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)。此外，神經(jīng)膠質(zhì)瘤組織樣本的免疫組織化學(xué)分析將GFAPδ表達與改變的細胞形態(tài)以及基于神經(jīng)影像學(xué)的更具侵襲性的腫瘤聯(lián)系起來(lái)。盡管這些觀(guān)察結果暗示了GFAP同種型表達改變后膠質(zhì)瘤細胞行為的改變，但尚未對改變的行為進(jìn)行全面表征。

在這項研究中，作者研究了GFAP異構體表達的操縱如何影響人膠質(zhì)瘤細胞的侵襲和生長(cháng)動(dòng)力學(xué)離體和體內。我們通過(guò)活體成像縱向監測了總共12個(gè)U251-MG膠質(zhì)瘤細胞克隆的生長(cháng)模式，這些細胞在離體器官型小鼠腦切片和體內小鼠大腦中從GFAPα或GFAPδ同種型中耗盡。作者表明，GFAP網(wǎng)絡(luò )的操作強烈影響神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的運動(dòng)性和腫瘤生長(cháng)模式。GFAPδ-KO細胞形成更致密的腫瘤，與對照腫瘤相比具有增加的運動(dòng)性并且隨機遷移，而GFAPα-KO細胞顯示出更分散的生長(cháng)模式并且更持久地向腦實(shí)質(zhì)遷移。

方法與結果

低級別和高級別膠質(zhì)瘤之間的GFAP異構體表達不同（見(jiàn)圖一）；使用CRISPR-Cas9修飾GFAPisoform表達（見(jiàn)圖一）；GFAP亞型的消耗增加了離體器官型腦切片中的細胞侵襲（見(jiàn)圖二）；GFAPα同種型的消耗導致體內更多的彌漫性腫瘤（見(jiàn)圖三）；GFAP同種型的消耗增加了運動(dòng)性并改變了體內的入侵模式（見(jiàn)圖四）；

（圖一）

（圖二）

（圖三）

（圖四）

討論

神經(jīng)膠質(zhì)瘤的侵襲性使該疾病具有高度侵襲性且難以治療。因此，準確了解驅動(dòng)膠質(zhì)瘤細胞侵襲的機制對于開(kāi)發(fā)新的抗侵襲治療策略至關(guān)重要。在這項研究中，我們使用器官型腦切片侵襲模型和通過(guò)CIW的活體成像研究了GFAP同種型在膠質(zhì)瘤細胞侵襲中的作用。我們表明，GFAPδ/α比率通過(guò)調節細胞遷移速度、方向性和持久性來(lái)影響離體和體內神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞的宏觀(guān)生長(cháng)模式。重要的是，我們證明GFAPδ-KO細胞在體內與CTL和GFAPα-KO細胞相比顯示出更高的運動(dòng)性，但隨機移動(dòng)。另一方面，GFAPα-KO細胞更持久地移動(dòng)并且具有向腦實(shí)質(zhì)遷移的強烈趨勢。

目前尚不清楚如何在IV級腫瘤中建立GFAPisoform表達的轉變。與非惡性細胞相比，已知選擇性剪接事件在腫瘤組織中更頻繁地發(fā)生，并且剪接機制的失調會(huì )驅動(dòng)神經(jīng)膠質(zhì)瘤的侵襲性。最近，人們發(fā)現缺氧可以誘導膠質(zhì)瘤中成人到胎兒的剪接轉變，受肌肉盲樣蛋白(MBNL)的調節。缺氧被認為是膠質(zhì)瘤侵襲的重要驅動(dòng)因素，通常與IV級膠質(zhì)瘤相關(guān)。GFAP具有多個(gè)預測的低氧相關(guān)剪接因子MBNL60的結合基序,缺氧、GFAP可變剪接和細胞侵襲之間的聯(lián)系仍有待研究。

總之，本研究的工作證明了GFAP異構體在微調膠質(zhì)瘤侵襲和腫瘤動(dòng)力學(xué)中的重要性?？傊?，對驅動(dòng)形成膠質(zhì)瘤的不同GFAP陽(yáng)性人群侵襲行為的機制的深入了解將有助于在未來(lái)制定更好的抗侵襲治療策略。