INC國際兒童腦瘤大咖、世界神經(jīng)外科聯(lián)合會(WFNS)執(zhí)行委員會&顧問委員會成員之一的James T. Rutka教授發(fā)表研究《A functional genomics approach to identify pathways of drug resistance in medulloblastoma》(采用功能基因組學方法識別髓母細胞瘤的藥物抗性通路)，以下是研究簡述。

　　01. 摘要

　　髓母細胞瘤(MB)是兒童中常見的惡性腦腫瘤。盡管對髓母細胞瘤的理解不斷深入，但其病因和治療方法仍存在諸多疑問。髓母細胞瘤被分為四個在人口統(tǒng)計學、臨床和分子特征上均不同的亞組，稱為WNT、SHH、3組和4組(如綜述所述)，并進一步劃分為更多的分子亞型。雖然WNT通路驅動的髓母細胞瘤患者預后較好，但其他亞型(如SHH亞型，通常局部復發(fā)，以及與遠處轉移相關的3組和4組)的復發(fā)率較高。轉移性髓母細胞瘤的生物學特性與原發(fā)性髓母細胞瘤不同，可能是一種不同的治療疾病。需要采取方法來識別髓母細胞瘤原發(fā)和轉移部位的治療抗性通路，以指導靶向治療的選擇。例如，MET原癌基因在SHH和3組髓母細胞瘤中上調，可以通過小分子抑制劑Foretinib治療細胞和小鼠模型來靶向。我們利用由Sleeping Beauty轉座子誘變系統(tǒng)驅動的自發(fā)性轉移性髓母細胞瘤小鼠模型，以確定Foretinib在原發(fā)性和轉移性髓母細胞瘤中的抗性驅動因子和通路。這種方法為同時解析多個腫瘤部位的治療抗性模式提供了一種創(chuàng)新方法，可以輕松應用于其他癌癥系統(tǒng)。

　　02. 研究方法

　　髓母細胞瘤Sleeping Beauty轉座子誘變小鼠模型(Ptch+/−, SB100/SB68. T2Onc)，能夠以100%的外顯率自發(fā)性地形成原發(fā)性和轉移性髓母細胞瘤，被用于識別Foretinib抗性通路(圖1a)。該系統(tǒng)能夠捕獲癌基因和腫瘤抑制基因，這些基因可以通過對轉座子插入位點進行下一代測序來識別 [21]。我們之前的研究表明，F(xiàn)oretinib是SHH和3組髓母細胞瘤小鼠模型中MET通路的有效抑制劑(圖1b)。在腫瘤形成30-35天后，通過持續(xù)的滲透泵將藥物輸注到腦脊液中，以0.25 μl/小時的速度對小鼠進行28天的Foretinib或載體治療(圖1a)。通過SPLINK PCR結合Illumina高通量測序的配對末端測序，鑒定出耐藥的原發(fā)性和轉移性腫瘤的基因組常見插入位點(gCIS)，以確定治療抗性的遺傳驅動因子(圖1a)。

圖1：使用轉座子誘變系統(tǒng)識別髓母細胞瘤中Foretinib抗性的基因。a 描述了用Foretinib治療髓母細胞瘤小鼠以及鑒定轉座子插入位點的步驟示意圖。b Kaplan-Meier曲線圖，顯示接受Foretinib治療的小鼠總生存期顯著提高。

　　03. 研究結果

　　我們將Sleeping Beauty轉座子系統(tǒng)作為一種概念驗證策略，用于識別Foretinib的抗性通路，這種方法可以應用于其他癌癥模型和系統(tǒng)。在原發(fā)性髓母細胞瘤中，F(xiàn)oretinib治療小鼠的gCIS模式與對照小鼠高度不同，這支持了原發(fā)性髓母細胞瘤的基礎機制與接受Foretinib治療的腫瘤不同的觀點(圖2a)。在Foretinib治療的原發(fā)性腫瘤中，我們鑒定了已知腫瘤癌基因和腫瘤抑制基因中的特定插入，如Pten、Cdh2、Egfr和Acvr1b(圖2a-c)。以兩個例子來說，PTEN插入被預測為失活突變，因為它們位于基因的5′端，并且以反義方向引入了一個早期的多聚A轉錄終止信號。CDH2插入被預測為可能促進CDH2小亞型的表達和/或消除基因長亞型的表達。與癌癥體細胞突變目錄數(shù)據(jù)庫相比，這些候選基因中的大多數(shù)已被證明在癌癥中發(fā)生了突變，其中一些之前已被認為與腦腫瘤發(fā)生有關(圖2b)。此外，在原發(fā)部位腫瘤中，介導Foretinib抗性的機制主要涉及蛋白質代謝通路，特別是泛素介導的蛋白質降解(圖2d)。我們的發(fā)現(xiàn)表明，接受Foretinib治療的髓母細胞瘤小鼠表現(xiàn)出與原發(fā)性病變不同的通路改變。通過Sleeping Beauty轉座子插入分析鑒定的這些通路，代表了Foretinib耐藥髓母細胞瘤的候選驅動因子和潛在靶點。

圖2：接受Foretinib治療的原發(fā)性髓母細胞瘤的轉座子插入模式存在差異。a 維恩圖展示了僅在載體(n=14)或Foretinib(n=12)處理的原發(fā)性髓母細胞瘤中存在的統(tǒng)計學顯著的gCISs，以及兩者共有的gCISs的數(shù)量。b 表格顯示了原發(fā)性髓母細胞瘤中與Foretinib抗性相關的前20個統(tǒng)計學顯著基因。與COSMIC數(shù)據(jù)庫對比后，用紅色突出顯示了在癌癥中已被報道發(fā)生突變的基因。c Cdh2和Pten中的轉座子插入及其方向(紅色=反義，藍色=正義)相對于轉錄方向(綠色)。d 使用GeneMania對原發(fā)性髓母細胞瘤中Foretinib抗性基因進行通路分析。

　　傳統(tǒng)上，轉移性疾病被認為與原發(fā)性腫瘤高度相似，因此可能對針對原發(fā)性病變設計的治療同樣有效。利用Sleeping Beauty轉座子系統(tǒng)，我們表明原發(fā)性和轉移性髓母細胞瘤表現(xiàn)出不同的遺傳改變模式(圖3a)。在原發(fā)性髓母細胞瘤中鑒定的gCIS包括轉錄調節(jié)因子，如Crebbp和Ep300.而在轉移性髓母細胞瘤中則包括與免疫反應相關的基因，如C6、A2m和Pkp2(附加文件1：表S5-S8)。這些數(shù)據(jù)支持髓母細胞瘤的原發(fā)和轉移部位由不同的分子機制驅動的觀點。接下來，我們詢問轉移性髓母細胞瘤是否可能與原發(fā)性治療腫瘤相比，演變出不同的或收斂的抗性通路。我們發(fā)現(xiàn)，接受Foretinib治療的轉移性髓母細胞瘤表現(xiàn)出與接受載體治療的小鼠轉移部位不同的基因組插入模式(圖3b)。此外，在也接受Foretinib治療的小鼠中，轉移性gCIS與原發(fā)部位高度不同(圖3c)。Foretinib耐藥的轉移性髓母細胞瘤插入包括Basp1、Flt4、Mllt10和Asxl2(圖3d,e)，以及涉及細胞代謝的通路(圖3f)。這些發(fā)現(xiàn)表明，原發(fā)性和轉移性髓母細胞瘤在分子上是不同的;因此，它們對治療的反應和抗性可能高度不同。此外，我們證明了功能基因組作圖的有效性，可以同時識別不同腫瘤部位的腫瘤發(fā)生驅動因子。

圖3：接受Foretinib治療后的轉移性髓母細胞瘤中轉座子插入模式存在差異。a 維恩圖展示了在原發(fā)性(n=14)和轉移性髓母細胞瘤(n=26)中鑒定為僅有的或共有的統(tǒng)計學顯著的gCISs的數(shù)量。b 維恩圖展示了僅在載體(n=26)或Foretinib(n=22)處理的轉移性髓母細胞瘤中存在的統(tǒng)計學顯著的gCISs，以及兩者共有的gCISs的數(shù)量。c 維恩圖比較了原發(fā)性(n=12)和轉移性(n=22)Foretinib處理的髓母細胞瘤中的gCISs。d 表格顯示了轉移性髓母細胞瘤中與Foretinib抗性相關的前20個統(tǒng)計學顯著基因。與COSMIC數(shù)據(jù)庫對比后，用紅色突出顯示了在癌癥中已被報道發(fā)生突變的基因。e Basp1和Fcgr4中的轉座子插入及其方向(紅色=反義，藍色=正義)相對于轉錄方向(綠色)。f 使用GeneMania對轉移性髓母細胞瘤中Foretinib抗性基因進行通路分析。

　　04. 研究結論

　　我們的研究識別了髓母細胞瘤細胞可能利用以克服Foretinib抑制的潛在通路，并提供了一種識別其他髓母細胞瘤靶向治療藥物抗性通路的策略。前瞻性地識別這些通路可用于確定可能對耐藥的原發(fā)和轉移腫瘤克隆有效的聯(lián)合治療方法。我們的模型進一步表明，原發(fā)性和轉移性髓母細胞瘤在遺傳上是不同的，并且在接受Foretinib治療時表現(xiàn)出不同的抗性機制。我們的方法的一個局限性是，盡管可以識別驅動通路，但它們可能并不代表耐藥人類原發(fā)腫瘤中被靶向的精確基因。因此，使用這種Sleeping Beauty方法與耐藥原發(fā)腫瘤的基因組特征相結合的綜合功能小鼠模型，可能會優(yōu)先考慮介導癌癥治療抗性的通路和特定靶點。最后，我們的數(shù)據(jù)支持這樣的觀點，即針對原發(fā)部位遺傳靶點的治療可能對轉移性病灶無效，并且在治療下原發(fā)性和轉移性髓母細胞瘤之間可能發(fā)生了不同的遺傳進化。

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• 更新時間：2025-04-14 13:40:24

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