Dev Cell|ILK/STAT3 通路控制胶质母细胞瘤干细胞可塑性

文摘   2024-10-12 08:10   江苏  

胶质母细胞瘤 (GBM) 是最常见且侵袭性最强的成人脑肿瘤,40 岁以下的死亡率超过其他任何肿瘤类型。尽管近年来在GBM的遗传、转录和表观遗传学方面取得了许多进展,揭示了其复杂的分子病因,并进一步定义了GBM相关的细胞状态,但这些研究尚未转化为可操作的精准医学假设,无法有效改善患者预后。因此,迫切需要更深入了解GBM的生物学特征,特别是促进不同GBM细胞状态之间相互转化并驱动治疗耐药性的细胞可塑性。


近日,英国癌症研究中心苏格兰分部(爱丁堡)、爱丁堡大学遗传与癌症研究所Margaret C. Frame课题组在Developmental Cell期刊上发表了题为「An ILK/STAT3 pathway controls glioblastoma stem cell plasticity」的研究论文,本研究揭示了ILK在体内和体外调节GBM干细胞可塑性和间充质状态中的重要作用。研究表明,ILK通过ILK/STAT3信号通路促进GBM相关发育状态的多样化,其缺失会抑制维持GBM干细胞可塑性和间充质状态所需的信号传导。

尽管 GBM 的转录细胞状态已被详细描述,但能够代表可操作治疗靶点的 GBM 细胞可塑性的关键调节剂仍然较少。发现此类靶点至关重要,因为它们的抑制可能会迫使 GBM 干细胞陷入单一或主要状态,阻止可塑性引发的异质性并揭示治疗的脆弱点。在本研究中,我们表明 ILK 作为整合素粘附复合物 IPP 复合物中的一部分,在控制 GBM 干细胞状态和可塑性方面,具有与 STAT3 密切相关的意外功能。

ILK 缺失会导致干细胞群体在体内和体外维持 PPR 样转录状态,而 BMP-4 通常会诱导细胞周期停滞并促使其转化为星形胶质细胞样状态。ILK/STAT3 通路的抑制可能会导致 PPR 样细胞的积累,这表明抑制该通路可能会将异质的 GBM 细胞群体“锁定”在单一状态下,进而利用其脆弱性。例如,最近的研究表明,由于 PPR 样细胞依赖 DNA-PK 进行 DNA 损伤修复,它们对放疗和 DNA 依赖性蛋白激酶 (DNA-PK) 抑制剂的联合使用尤其敏感。抑制 ILK/STAT3 通路还可能阻止细胞从 G2/M 期进入细胞周期,从而增强对化疗药物如替莫唑胺的敏感性。

与其他 GBM 细胞状态相比,PPR 样细胞的侵袭性较弱,星形胶质细胞样细胞则富集于肿瘤边缘,推动侵袭行为。这与我们观察到的 ILK−/− 细胞迁移和侵袭能力的降低相符,说明 ILK 在细胞迁移和侵袭中的作用。未来的实验将结合预测干扰 IPP 复合物形成和稳定性的小分子来探讨 ILK 在体内侵袭中的作用。抑制 ILK 可能对 GBM 干细胞的可塑性和间充质样行为产生双重影响,从而阻止肿瘤复发。ILK 被认为是多种恶性 GBM 细胞表型的关键调节因子。

ILK 如何通过 STAT3 发挥作用仍是一个未解的问题。我们假设 Smad1/5 及其上游受体并不参与 BMP-4 诱导的表型,因为即便在 ILK 缺乏的背景下,Smad1/5 仍能有效磷酸化。同时,ILK 通过调节细胞骨架和肌动球蛋白的收缩性,间接影响 STAT3 的磷酸化,进而调控 GBM 细胞的间充质转化和表型可塑性。

总之,ILK 在促进 GBM 干细胞可塑性和维持间充质样形态方面发挥了意想不到的作用,这与迁移和侵袭性行为密切相关。ILK 与肌动蛋白调节的联系可能是 STAT3 介导的星形胶质细胞样状态转变的核心组成部分。通过抑制 ILK-STAT3 通路以及相关的生存适应或脆弱性,ROCK 调控的 ILK-STAT3 通路有望成为联合疗法的有效靶点。本研究结果揭示了通过抑制 ILK 依赖的 STAT3 信号来抑制 GBM 干细胞可塑性的潜在机制,并丰富了对细胞基质粘附信号与癌症干细胞生物学相互作用的理解


原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.09.003



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