2023年04月08日发布 | 481阅读
肿瘤

单细胞测序揭示前体细胞在胶质瘤形成中的作用

马辰凯

墨尔本大学

花玮

复旦大学附属华山医院





































































































































美国辛辛那提儿童医院脑肿瘤中心的Qinjie Weng等对OPCs和星形胶质细胞前体细胞进行单细胞转录组测序,揭示星形胶质细胞和少突神经胶质细胞在胶质瘤发生过程中不同的发展轨迹;结果发表在2019年5月的《Cell Stem Cell》杂志。


——摘自文章章节


Ref: Weng Q, et al. Cell Stem Cell. 2019 May 2;24(5):707-723.e8. doi: 10.1016/j.stem.2019.03.006. Epub 2019 Apr 11.


研究背景




胶质前体细胞或祖细胞,包括星形胶质细胞前体细胞和少突胶质细胞前体细胞(oligodendrocyte precursor cells,OPCs)等异常,往往导致肿瘤和各种神经系统疾病的发生。目前,对胶质瘤起源和胶质瘤转化过程中前体细胞与肿瘤细胞之间的关系尚不清晰;了解脑肿瘤发生过程中前体细胞的转化可以为胶质瘤治疗提供新思路。美国辛辛那提儿童医院脑肿瘤中心的Qinjie Weng等对OPCs和星形胶质细胞前体细胞进行单细胞转录组测序,揭示星形胶质细胞和少突神经胶质细胞在胶质瘤发生过程中不同的发展轨迹;结果发表在2019年5月的《Cell Stem Cell》杂志。


研究方法



作者首先收集小鼠脑内的星形前体细胞,进行单细胞转录组测序。通过无监督聚类将星形前体细胞分为9种不同亚型,其中包括中间型胶质前体细胞、星形胶质细胞前体细胞和OPCs。作者发现,分化到中间型胶质前体细胞后,再分别分化为星形胶质细胞前体细胞和OPCs。随后,对小鼠脑内的神经前体细胞进行免疫荧光染色,验证单细胞测序的结果。


为进一步明确前体细胞分化的转录调节机制,作者运用机器学习分析各阶段前体细胞的差异表达基因、转录因子结合位点和聚类关系,结果发现,Zfp36l1是分别驱动OPCs和星形前体细胞的关键转录因子。Zfp36l1在OPCs中表达明显高于星形前体细胞,也在室管膜下区的OPCs中表达。为明确Zfp36l1在星形胶质前体细胞中的作用,作者构建Zfp36l1敲除小鼠。免疫染色显示,Zfp36l1敲除小鼠脑皮质中星形胶质前体细胞和OPCs等明显减少。


接着,研究者探究上述进化过程是否也存在于胶质瘤的发生发展过程。应用单细胞测序发现,胶质瘤中也有类似中间型胶质前体细胞的基因表达。OPCs特征基因在胶质瘤中明显高于新生小鼠脑组织,同时OPCs也表达干细胞相关基因,说明在肿瘤发生过程中,胶质瘤前体细胞会演变为“干细胞”。


研究结果



最后,作者指出,抑制Zfp36l1表达可明显减少胶质瘤细胞增殖,延长荷瘤小鼠的生存时间。癌症基因组图谱的胶质瘤生信分析也显示,Zfp36l1高表达的患者生存期明显少于中低表达者。


研究结论



综上所述,该研究结果揭示脑皮质中存在不同发育阶段的神经胶质前体细胞。OPCs重编程可诱导干细胞形成,促进恶性胶质瘤发生,而Zfp36l1是胶质前体细胞分化调节的关键转录因子。


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