欢迎关注类器官前言（沿）进展，第一时间了解类器官领域（生物学、人工智能、材料学、仿生学）的新进展
本文由哈佛医学院病理学系和克兰茨家庭癌症研究中心的科研人员10月7日在线发表于Cancer Discovery杂志。原文衔接请点击文章最后的阅读原文。
胶质母细胞瘤皮质类器官重现细胞状态异质性和细胞间转移
文章创新点
目前能够重现胶质母细胞瘤中细胞间通讯的模型有限。在本研究中，我们利用胶质母细胞瘤-皮层类器官，揭示了在胶质母细胞瘤神经胶质微环境中，恶性细胞向非恶性细胞广泛转移mRNA和GFP的现象。这种转移通过细胞外囊泡进行，可能有助于微环境的重编程，并且这一机制可能扩展到其他癌症类型中。该论文在胶质母细胞瘤研究领域提出了几项重要的优势和创新贡献：
mRNA转移的研究重点：
该研究重点关注在胶质母细胞瘤微环境中，恶性细胞向非恶性细胞的mRNA转移。这种细胞间通讯机制之前研究较少，但它可能会影响肿瘤行为及其进展，对恶性肿瘤与微环境之间的相互作用具有关键意义。使用胶质母细胞瘤类器官模型：
研究中使用了胶质母细胞瘤类器官模型，相较于传统的细胞培养方法，这种模型更能准确地模拟肿瘤微环境。这种方法有助于更好地理解恶性细胞与非恶性细胞之间的相互作用。细胞外囊泡（EVs）的作用研究：
该论文研究了细胞外囊泡在恶性转录物转移中的作用，揭示了EVs在细胞间通讯中的角色。对EVs的关注为胶质母细胞瘤生物学理解增添了新的层面，也为潜在的治疗策略提供了新的方向。长期功能性影响的探索：
该研究旨在探索mRNA转移对肿瘤行为的长期功能性影响，这比主要研究短期效果的许多研究更为深入。这种视角可能为肿瘤演化和治疗抗性提供新的见解。基因表达的计算分析：
作者使用了计算方法来分析拷贝数变异和基因表达谱，从而详细了解恶性和非恶性细胞的基因特征。这种方法增强了研究结果的可靠性，并为未来的研究奠定了框架。细胞类型特异性：
研究突出了mRNA转移的细胞类型特异性，表明不同的非恶性细胞类型对恶性信号的反应各不相同。这种特异性对于开发针对肿瘤多样化细胞组成的靶向治疗至关重要。
文章解析
背景胶质母细胞瘤是一种高度侵袭性的脑肿瘤，其特点是恶性细胞与复杂的肿瘤微环境相互作用。了解恶性细胞与非恶性细胞之间的通讯机制对于开发有效的治疗方法至关重要。单细胞基因组学研究揭示了胶质母细胞瘤中广泛的肿瘤内异质性，为其临床挑战提供了基础依据。胶质母细胞瘤的恶性细胞至少可以表现为四种主要的细胞状态：神经祖细胞样（NPC样）、少突胶质祖细胞样（OPC样）、星形胶质细胞样（AC样）和间充质样（MES样）。重要的是，这些胶质母细胞亚群被认为在肿瘤内部生物学中发挥了不同的功能作用。研究认为，NPC样和OPC样细胞主要负责脑部的侵袭性行为以及与神经元微环境的电信号交互，而AC样和MES样细胞则形成癌细胞间互连的微管网络，并与肿瘤微环境中的非恶性细胞进行进一步的通讯。本研究聚焦于这些细胞类型之间通过细胞外囊泡（EVs）进行mRNA转移，探讨这种转移如何影响肿瘤的行为和进展。
研究结果研究发现，恶性细胞可以将mRNA转移到非恶性细胞中，影响后者的基因表达谱。研究人员还观察到，在胶质母细胞瘤类器官（glioblastoma organoids）中，与患者匹配的肿瘤球体（gliomaspheres）相比，细胞分裂比例显著降低，表明类器官微环境影响了细胞状态。此外，研究还发现鼠类转录物在GCO模型中的表达水平呈现高度正相关，这表明微环境在塑造恶性细胞状态中起着关键作用。
技术方法研究中采用了多种先进技术，包括：
建立GCO模型:为了开发GCO模型，研究人员将GFP或tdTomato（tdT）标记的患者来源胶质瘤球体移植到人类大脑皮层类器官（经过4-6个月的培养后）。然后让这些共培养的系统在移植后继续生长2周。经过4-6个月的培养，人类大脑皮层类器官可以稳定再现出与正常人类大脑皮层中发现的多种神经元和胶质细胞类型, 并且有效避免了长期体外培养所引起的神经退行性变化。移植后2周，GFP标记的胶质母细胞瘤细胞能够高效地浸润并定植在人类大脑皮层类器官中，形成了典型结构，例如肿瘤微管和细胞外囊泡。使用正交CellTracker染料标记策略标记的胶质母细胞瘤细胞，研究人员在移植到皮层类器官后的第4天，就观察到了远距离且广泛互联的染料标记网络。这些结果共同表明，恶性细胞能够迅速整合到类器官的微环境中。
单细胞RNA测序（scRNA-seq）：用于单细胞水平上的基因表达分析，以便详细了解细胞异质性和相互作用。
荧光激活细胞分选（FACS）：用于分离特定细胞群体，确保用于scRNA-seq的样本质量。
计算分析：对基因表达谱和拷贝数变异进行了全面分析，为研究肿瘤微环境的基因特征提供了重要见解。
讨论研究结果表明，mRNA通过EVs转移是一种重要的胶质母细胞瘤细胞间通讯机制，可能影响肿瘤的演变和治疗抵抗性。该研究强调了微环境在决定恶性细胞行为中的重要性，并指出需要针对这些相互作用进行靶向治疗。研究结果与之前的研究一致，表明神经元状态更加依赖微环境，这为未来的治疗策略提供了参考。
研究的局限性
尽管该研究具有重要贡献，但也存在一些局限性。
物种不匹配：本研究依赖于移植到人类皮质类器官中的小鼠胶质母细胞瘤细胞，这可能无法完全复制人类胶质母细胞瘤生物学的复杂性。虽然该模型提供了有价值的见解，但物种间差异可能会影响研究结果对人类肿瘤的普遍性。
少量物质转移：尽管观察到了从恶性细胞到非恶性细胞的 mRNA 和蛋白质转移，但研究承认转移的物质量相对于受体细胞转录组较少。这可能会限制转移的 mRNA 对非恶性细胞整体基因表达和功能的影响。
对功能后果的理解有限：本研究强调了恶性细胞和非恶性细胞之间 mRNA 和蛋白质的转移，但这种转移的长期功能后果，例如它如何影响肿瘤行为、进展或治疗耐药性，尚未充分探索。
转移机制：虽然细胞外囊泡 (EV) 与转移过程有关，但负责这种转移的确切机制（包括隧道纳米管 (TNT) 等其他过程的潜在贡献）仍不清楚。这限制了对恶性和非恶性细胞如何交流的全面理解。
这些局限性表明，需要进一步研究以更好地了解胶质母细胞瘤模型中细胞间转移的机制和功能结果。
微信交流群（请扫描群主二维码，经验证后邀请入群，添加时请注明单位姓名等信息）
星球号二维码
