《Cell丨从三维全肿瘤视角描绘胶质母细胞瘤的演化和异质性》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-01-22
  • 2024年1月18日,美国西北大学Feinberg医学院岳峰教授团队和加利福尼亚大学旧金山分校Joseph Costello教授团队合作在Cell在线发表了题为 Glioblastoma evolution and heterogeneity from a 3D whole-tumor perspective 的研究论文。

    胶质母细胞瘤(Glioblastoma, GBM)是一种恶性的、成年人中最常见和最致命的脑肿瘤。该肿瘤内部的异质性和肿瘤演变是导致治疗失败的核心原因。肿瘤内部的异质性可以以多种形式出现,例如基因突变,结构变异,转录调控差异等。目前大部分研究都只依赖于对每位患者的单一组织活检进行评估,但是突变频率、转录状态等的测定取决于所采样区域,可能不适用于整个肿瘤,这就局限了目前这些研究结果的应用。

    该研究采用了基因组学和表观基因组学测序方法对GBM组织和单个细胞进行了详细的研究, 首次为GBM提供了全肿瘤视角,并且在三维空间中重新定义了GBM的肿瘤异质性,揭示了其最早的起源和演化。该研究还提供了在线交互平台,用户可以选择任何基因、转录组或其他感兴趣的特征,在360度跨个体肿瘤中可视化其空间模式,并生成显示其在肿瘤质心、边缘和对比增强病变方面的摘要图和统计数据。该研究为未来的GBM研究、临床治疗和预后研究提供了宝贵的资源,有望推动我们对GBM的深入了解,并为优化GBM患者预后和改善治疗效果打下了基础。

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    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-24
    • 2024年4月22日,魏茨曼科学研究所Itay Tirosh、麻省总医院Mario L. Suvà共同通讯在Cell发表题为Integrative spatial analysis reveals a multi-layered organization of glioblastoma的文章,将空间转录组学和蛋白质组学技术与计算方法相结合,剖析GBM肿瘤中细胞状态的复杂组织。 该研究发现揭示了GBM中一个引人注目的多层结构,超越了通过经典组织病理学观察到的组织。该组织的核心是缺氧区域的存在,而缺氧区域是协调各种癌症细胞状态的空间分布的驱动力。作者确定了14个不同的元程序(metaprogram, MP),代表了多个GBM样本中基因表达的重复模式。这些MP与先前定义的单细胞状态非常相似,包括间充质、神经祖细胞样、少突胶质细胞祖细胞样和星形胶质细胞样状态,以及非恶性细胞类型,如巨噬细胞、少突神经细胞和神经元。 值得注意的是,作者在GBM肿瘤中发现了两个不同的空间域:以细胞状态的高度空间一致性为特征的结构化区域和缺乏这种一致性的无序区域。引人注目的是,缺氧癌细胞(MES-Hyp)的存在不仅与缺氧状态本身的组织增加有关,还与附近所有其他癌细胞状态的结构化增加也有关。缺氧对空间组织的这种长期影响远远超出了组织病理学可见的坏死区域。通过对多个尺度上细胞状态之间的空间关联进行综合分析,作者确定了在样本之间是一致的一系列成对相互作用,并通过互补的空间蛋白质组学数据进行了验证。这些相互作用揭示了结构化区域中引人注目的五层组织,每一层都代表着与缺氧梯度相关的不同微环境背景。 最内层(L1)由以MES Hyp状态为主的核心缺氧/坏死区组成。周围是缺氧相关状态的第二层(L2),包括间充质样、星形胶质细胞样间充质和炎性巨噬细胞。第三层(L3)包括血管生成反应和免疫中枢,以血管细胞、巨噬细胞和增殖/代谢状态为特征。向外移动,第四层(L4)包含恶性神经发育状态细胞(神经祖细胞样、少突胶质细胞祖细胞样和星形胶质细胞样),其可能更依赖氧气。最后,最外层(L5)代表浸润的脑实质,包括非恶性细胞类型,如反应性星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元。这种多层组织为理解GBM的空间异质性提供了一个概念框架,并强调了缺氧作为长期组织调控者的关键作用。值得注意的是,作者证明了这种组织超越了经典的组织病理学特征,增加了一层以前未被识别的缺氧相关状态。 虽然缺氧是空间组织的核心驱动因素,但作者还确定了细胞状态之间的特定相互作用,这些相互作用可能反映了发育线索或功能依赖性。例如,神经发育的恶性状态与其非恶性对应物(例如,神经元的神经祖细胞样)相结合,这表明潜在的对正常发育过程的模仿。此外,在不同的间充质状态下观察到不同的免疫细胞关联,暗示了不同程度的免疫激活或抑制。 总之,此研究对GBM的空间组织进行了全面和定量的表征,揭示了缺氧梯度驱动的多层结构。通过将空间转录组学和蛋白质组学数据与计算方法相结合,作者发现了一种以前未被重视的组织水平,这可能对我们理解GBM的肿瘤异质性、治疗耐药性和潜在脆弱性具有深远意义。
  • 《Cell丨TULIPs 装饰了 PFA 上皮瘤的三维基因组》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-12
    • 2024年7月9日,卡尔加里大学等机构的研究人员在 Cell 期刊上发表了一篇题为TULIPs decorate the three-dimensional genome of PFA ependymoma的文章。 后窝 A 组(PFA)外胚瘤是一种致命的脑癌,多见于婴幼儿。PFA线性基因组中缺乏驱动事件,这促使我们寻找其三维基因组的特征。 该研究重建了来自不同儿童肿瘤类型的三维基因组,发现了PFA的全局拓扑结构,它与多种人体组织中的干细胞和祖细胞高度相似。PFA中独有的一个显著特点是PFA中的B型超远距离相互作用(TULIPs),这些区域沿着线性基因组相隔很远,但在三维核空间中却以惊人的强度相互影响。TULIPs 出现在所有 PFA 样本中,并在可预测的基因组坐标上重复出现,其形成是由 EZHIP 的表达诱导的。TULIPs 在 PFA 样本中的普遍性表明,其分子原理是一致的,可以在治疗上加以利用。