IF12.658｜单细胞测序揭示胶质瘤干细胞间质表型的维持和放疗抗性的潜在机制

胶质母细胞瘤（GBM）以野生型异三酸酯脱氢酶（IDH）为特征，是成人中最具侵略性和致命性的原发性脑肿瘤，由于GBM的转录可塑性和异质性，放疗耐药和偶发复发是不可避免的。

根据大量的表达谱，GBM有三种表型，称为神经型（PN）、古典型（CL）和间质型（MES）。与PN型的患者相比，MES型的GBM患者的生存率更低，对放疗的抵抗力更强。研究报告指出，在GBM的自然演化过程中或对放疗的反应中，会发生从PN到MES的转变（PMT）。胶质瘤干细胞（GSCs）的存在是驱动PMT和GBM异质性的关键因素。尽管对PMT的演变进行了大量的研究，但GSCs中PMT的内在分子机制仍不明确。

最近的研究表明，巨噬细胞中的ARPC1B能促进胶质瘤细胞的运动和上皮-间质转化（EMT）。其他研究显示，ARPC1B是预测GBM和葡萄膜黑色素瘤生存率的一个风险因素。目前，ARPC1B在GBM表型和放疗中的作用和详细机制尚不清楚。

山东大学郭兴、李刚老师团队在Nature J Exp Clin Cancer Res（IF=12.658）杂志上发表了题为“ARPC1B promotes mesenchymal phenotype maintenance and radiotherapy resistance by blocking TRIM21-mediated degradation of IFI16 and HuR in glioma stem cells ”的文章。

在这项研究中，研究人员发现ARPC1B在MES表型中呈上调状态，并预示着不良的结果。体外和体内研究表明，ARPC1B的敲除能抑制MES表型，促进GSCs的放疗敏感性，而ARPC1B的过表达则能促进MES表型的转化和放疗耐药性。机理上，ARPC1B直接与IFI16和HuR结合，阻止TRIM21介导的IFI16和HuR泛素化降解，从而分别激活STAT3和NF-κB信号通路。如前所述，STAT3和NF-κB的激活促进了PN-GSCs向MES-GSCs的转化，后者对放疗表现出更大的抗性。此外，研究人员根据ARPC1B的表达确定了一种选择性的ATR抑制剂AZD6738。首次验证了AZD6738与放疗联合使用表现出良好的抗GSC活性。

研究结果及结论

背 景

瘤内异质性是治疗胶质母细胞瘤（GBM）的主要挑战。胶质瘤干细胞(GSCs)的存在及其在不同分子表型之间的转换导致了异质性的复杂性，最终导致了对放疗的优先抵抗。ARP2/3（肌动蛋白-2/3）复合物（ARPs）与癌症的迁移、侵袭和分化有关，而ARPs在GSCs的表型和抗放疗中的影响仍不清楚。

方 法

研究人员在TCGA-GBM和CGGA-GBM数据库中筛选了ARPs的表达。通过对GEO数据库中胶质瘤的单细胞RNA测序的数据分析表明：APRC1B高表达的细胞群特别表现出较高的Verhaak_GBM_MES评分，而其他ARPs的表达与Ver-haak_GBM_MES评分之间的一致性并不明显。

应用肿瘤球体形成实验和限制性稀释实验来评估ARPC1B在肿瘤发生中的意义。细胞凋亡、彗星、γ-H2AX免疫荧光（IF）和细胞周期分布试验被用来评估ARPC1B对放疗抗性的影响。免疫沉淀（IP）和质谱分析被用来检测ARPC1B相互作用的蛋白。进行免疫印迹检测以评估蛋白质泛素化，并设计了缺失突变体构建以确定蛋白质相互作用的结合点。进行了Spearman相关算法，以筛选出通过ARPC1B的表达表明细胞敏感性的药物。用颅内异种移植GSC小鼠模型研究ARPC1B在体内的作用。

结 果

研究表明ARPC1B在MES-GBM/GSCs中明显上调，并与不良预后相关。体外和体内试验表明，MES-GSCs中ARPC1B的敲除降低了肿瘤发生率和对IR治疗的抵抗力，而PN-GSCs中ARPC1B的过表达则表现出相反的效果。从机理上讲，ARPC1B与IFI16和HuR相互作用以维持蛋白质的稳定性。详细来说，IFI16的Pyrin和HuR的RRM2与ARPC1B结合，抵消了TRIM21介导的对IFI16和HuR的泛素化降解。此外，ARPC1B的功能依赖于IFI16诱导的NF-κB途径的激活和HuR诱导的STAT3途径的激活。最后，我们根据ARPC1B的表达筛选了AZD6738，一种共济失调变异和rad3相关（ATR）的抑制剂。除了ARPC1B的表达反映了细胞对AZD6738的敏感性外，AZD6738和放疗的结合在体外和体内都表现出了强大的抗肿瘤作用。

结 论

ARPC1B通过抑制TRIM21介导的IFI16和HuR的降解，从而分别激活NF-κB和STAT3信号通路，促进了MES表型的维持和放疗抗性。根据ARPC1B的表达，AZD6738在与放疗联合使用时表现出优异的抗GSC活性。

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