节律调控分子CLOCK通过免疫抑制小胶质细胞改变胶质瘤微环境 - 脑医汇 - 神外资讯

美国德克萨斯州大学MD Anderson癌症中心的Peiwen Chen等通过研究发现昼夜节律调控分子CLOCK与BMAL1的复合体促进GBM干细胞的干性维持，并激活下游OLFML3促使免疫抑制性的小胶质细胞，改变肿瘤微环境，结果发表于2020年3月《Cancer Discovery》杂志。

——摘自文章章节

【Ref: Chen P, et al. Cancer Discov. 2020 Mar;10(3):371-381. doi: 10.1158/2159-8290.CD-19-0400. Epub 2020 Jan 9.】

研究背景

胶质瘤母细胞瘤（GBM）是一类侵袭力强、致死率高的脑肿瘤。大量泛基因组分析表明，GBM中某些特定信号通路被激活，但临床上未能从调控信号通路的激活中获得疗效；有可能在调控干预的同时，通过免疫抑制细胞、改变肿瘤微环境。泛瘤种生信分析发现，肿瘤干细胞的干性维持与免疫抑制性肿瘤微环境密切相关。美国德克萨斯州大学MD Anderson癌症中心的Peiwen Chen等通过研究发现昼夜节律调控分子CLOCK与BMAL1的复合体促进GBM干细胞的干性维持，并激活下游OLFML3促使免疫抑制性的小胶质细胞，改变肿瘤微环境，结果发表于2020年3月《Cancer Discovery》杂志。

研究结果

研究结果发现：

1. CLOCK可促进肿瘤干细胞维持自我更新能力并在人源GBM中表达增加。作者前期建立人源GBM干细胞，通过功能性实验筛选显示，在所有筛选的表观遗传调控分子中，CLOCK促进干细胞自我更新的能力最强。癌症基因组图谱（TCGA）数据库分析提示，CLOCK在5% GBM和2.8%低级别胶质瘤中表达增高。在进一步的人源和鼠源GBM干细胞实验中发现，敲除CLOCK可降低肿瘤干细胞自我更新能力。CLOCK通常与BMAL1形成转录因子二聚体，调控昼夜节律。作者发现，敲除BMAL1或使用CLOCK/BMAL1复合体抑制剂SR9009同样可以抑制肿瘤干细胞自我更新能力。生信分析和验证实验结果表明，CLOCK主要通过影响糖脂代谢，比如PGM1和ACACA，发挥促癌作用。

2. CLOCK通过小胶质细胞进入肿瘤微环境。作者在敲除CLOCK胶质瘤干细胞进行生信分析，观察到干扰素g/a、TNFa/NF-kB通路以及炎性反应显著加强。而CLOCK高表达后，主要导致肿瘤微环境中小胶质细胞增多，CLOCK敲除的干细胞培养基可降低小胶质细胞迁移能力；而CLOCK过表达的干细胞培养基可增加小胶质细胞迁移。同时，在临床GBM样本中，CLOCK或BMAL1与小胶质细胞标志物TMEM119/CX3CR1表达呈正相关。

3. CLOCK通过上调OLFML3促进小胶质细胞迁移。为进一步探究CLOCK通过小胶质细胞作用的分子机制，作者首先通过高通量qRT-PCR筛选、GO数据库富集分析以及TCGA数据库相关性分析，发现这一现象可能与趋化因子OLFML3相关。生信分析结果显示，OLFML3与小胶质细胞标志物TMEM119/CX3CR1表达正相关。人源和鼠源GBM干细胞中敲除CLOCK或BMAL1可引起OLFML3表达降低，Chip-PCR和荧光素酶报告证实，CLOCK/BMAL1转录因子复合体可结合于OLFML3启动子区，促进其表达。Transwell细胞迁移实验发现，上调OLFML3促进小胶质细胞迁移。

4. 敲除CLOCK抑制肿瘤干细胞自我更新和小胶质细胞迁移，并有益于个体存活。作者在移植人源GBM干细胞的荷瘤SCID小鼠上实验发现，敲除干细胞CLOCK者小鼠生存时间明显延长。作者还通过C57BL/6小鼠上移植具有干细胞性质的CT2A细胞荷瘤的实验结果表明，敲除CLOCK/BMAL1/ OLFML3或抑制CLOCK/BMAL1复合体都能延长荷瘤小鼠生存时间。免疫组化分析显示，敲除CLOCK可显著降低干性标志物OLIG2、Nestin以及Ki67等表达，敲除CLOCK或OLFML3可显著抑制M2型（免疫抑制）小胶质细胞迁移至肿瘤微环境。

结论

最后作者指出，昼夜节律调节分子CLOCK可促进胶质瘤干细胞自我更新及糖脂代谢，并直接上调趋化因子OLFML3促进免疫抑制型小胶质细胞迁移至肿瘤微环境。因此，CLOCK与OLFML3可能成为GBM治疗的新靶点。

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