典型的神经胶质瘤富集神经前体型和间质型的特征基因

美国旧金山加利福尼亚大学Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心神经外科的Lin Wang等应用单细胞RNA测序、单细胞核RNA测序、单细胞测序法测定转座酶相关染色质（scATAC-seq）和外显子测序技术，对未治疗的胶质母细胞瘤检测神经前体型和间质型特征基因可以确诊增殖表型的胶质瘤。论文发表在2019年9月的《Cancer Discovery》在线上。

——摘自文章章节

【Ref: Wang L, et al. Cancer Discov. 2019 Sep 25. pii: CD-19-0329. doi: 10.1158/2159-8290.CD-19-0329.】

研究背景

神经前体型和间质型胶质母细胞瘤（GBM）可以在体外形成肿瘤前体细胞，但是目前没有研究表明可以从典型胶质瘤中检测出胶质瘤干细胞。美国旧金山加利福尼亚大学Eli and Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心神经外科的Lin Wang等应用单细胞RNA测序、单细胞核RNA测序、单细胞测序法测定转座酶相关染色质（scATAC-seq）和外显子测序技术，对未治疗的胶质母细胞瘤检测神经前体型和间质型特征基因可以确诊增殖表型的胶质瘤。论文发表在2019年9月的《Cancer Discovery》在线上。

研究方法

作者对22例原发IDH野生型胶质母细胞瘤和6例IDH突变型胶质瘤进行单细胞和单细胞核RNA测序。主成分分析（principal component analyses，PCA）提示IDH野生型胶质母细胞瘤的肿瘤细胞明显聚类，呈两种细胞亚型。对两种亚型的差异分析显示，分别有神经前体型和间质型基因标志物。神经前体型细胞特异性表达少突胶质细胞谱系的标志物，如OLIG2和SOX10；而间质型细胞则表达星形胶质细胞的标志物，如GFAP和AQP4。神经前体型特征基因富集在少突胶质祖细胞中。间质型特征基因由神经干细胞基因和星形胶质细胞的标志物组成。上述结果表明IDH野生型胶质母细胞瘤主要包含神经前体型和间质型胶质瘤细胞，符合星形细胞和少突胶质细胞的分化类型。

接着应用TCGA数据库对上述结果进行验证，发现TCGA中GBM的异质性完全可以由神经前体型与间质型特征基因比例、分化潜能和免疫细胞浸润程度所概括。

研究者对单细胞RNA测序数据进行RNA速率分析时，推测RNA分化时间，发现RNA速率分析支持胶质瘤中存在稳定的神经前体型和间质型胶质瘤干细胞，并且存在从间质型过渡到神经前体型的中间型；以及线粒体突变百分比与间质型表型相关。因此，基因组和转录组的数据均支持胶质瘤存在从间质型到神经前体型转化的过程。

最后，作者对4例IDH野生型GBM、2例IDH突变型星形细胞瘤和2例IDH突变型少突胶质细胞瘤进行单细胞ATACseq。在肿瘤细胞的基因活性聚类分析时，发现三个簇细胞富集基因的差异。第一个簇富集神经前体型基因，如OLIG2、ASCL1和NEUROG2，它们的基因活性程度和代表性基因序列频率均有统计学意义。第二个簇富集间质型基因，如CD44和STAT3。第三个簇呈现为中间型。

结论

综上所述，该研究结果表明，典型的神经胶质瘤由神经前体和间充质细胞组成；同时，研究结果为神经胶质瘤细胞类型之间的谱系发育关系提供数据支持。