《了解肿瘤微环境中肿瘤干细胞的异质性》

  • 来源专题:重大新药创制—研发动态
  • 编译者: 杜慧
  • 发布时间:2019-10-23
  • 上皮间质转化(EMT)和肿瘤干细胞(CSC)的形成是推动肿瘤进展、治疗耐药性和肿瘤转移的两个重要过程。最近的实验表明,具有不同EMT和CSC表型的细胞在原发性肿瘤中存在空间分离。然而,在肿瘤微环境中产生这种时空动态的潜在机制在很大程度上仍未被探索。我们通过基于机制的动力学模型显示EMT诱导信号如TGF-β的扩散,以及通过Notch信号通路的EMT和CSC决策的非细胞自主控制,可以解释实验观察到的子集的不同定位在肿瘤中具有不同EMT表型的CSC。我们的模拟显示,更多的间充质干细胞位于侵袭性边缘,而杂交上皮/间充质(E/M)间充质干细胞位于肿瘤内部。此外,由于Notch-Jagged信号传导在调节EMT和干细胞中的作用,我们研究了促进Notch-Jagged信号传导的微环境因子。许多炎性细胞因子,如IL-6,可以促进锯齿状信号传导,可以(i)稳定杂交E/M表型,(ii)增加杂交E/M细胞空间邻近的可能性,(iii)扩大CSCs的比例。为了验证Notch-Jagged信号传导与干性之间的预测连接,我们在体外敲除了杂合E / M SUM149人乳腺癌细胞中的JAG1。JAG1的下调显著抑制了肿瘤细胞质的形成,证实Notch-Jagged信号传导在肿瘤进展中发挥的关键作用。我们的综合计算-实验框架揭示了EMT和CSCs时空动力学的基本原理。

相关报告
  • 《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。
  • 《Nature | 肿瘤脉管系统单细胞图谱》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-12
    • 2024年7月10日,重庆大学附属三峡医院印明柱通讯在Nature发表题为Tumour vasculature at single-cell resolution的文章,提供了一个全面的肿瘤脉管系统单细胞分辨率图谱,深入了解了肿瘤细胞及其微环境之间的复杂相互作用。 这项研究首先产生了一个全肿瘤血管景观,包括来自372名供体的约200000个细胞,代表31种癌症类型。该图谱揭示了直接参与肿瘤血管生成的肿瘤血管系统的内皮细胞(EC)和壁细胞(MC)的异质性。作者确定了不同的内皮细胞亚群,包括动脉、静脉和毛细血管样内皮细胞,以及两种类型的内皮细胞:周细胞和平滑肌细胞。该研究的关键发现之一是确定静脉内皮细胞(venous EC, VenEC)是肿瘤血管生成的起点。通过使用计算机和体内模型,研究人员证明肿瘤血管生成源于小静脉。这一发现挑战了传统观点,即肿瘤血管生成始于现有血管的萌芽,相反,它可能始于VenEC的转化。 这项研究还揭示了淋巴内皮细胞(LEC)在肿瘤进展中的作用。作者确定了LEC的两个不同分化谱系:一个负责淋巴管生成,另一个参与抗原呈递。这种区别表明,LEC可能在肿瘤进展中发挥双重作用,不仅通过促进肿瘤通过淋巴管传播,还通过向免疫系统呈递肿瘤抗原。此外,该研究强调了内质网(ER)应激对促血管生成基质周细胞(matrix-producing PC, matPC)的影响。研究表明,内质网应激与促血管生成的BASP1+matPC有关,其特征是紧密连接水平降低,促进尖端细胞出芽。这一发现强调了在肿瘤血管生成的背景下理解细胞应激反应的重要性。 血管系统和肿瘤微环境(TME)之间的交叉互作是该研究的另一个重点领域。作者分析了血管细胞和TME细胞之间的细胞间通讯,揭示了一个复杂的相互作用网络,该网络塑造了有利于血管生成的免疫抑制微环境。这包括APLN+TipSI细胞的鉴定,其不仅与疾病进展和不良预后有关,而且有望预测对抗VEGF治疗的反应。总之,此研究提供了单细胞分辨率下肿瘤血管系统的详细图谱,提供了关于肿瘤血管生成的细胞和分子机制的丰富信息。这一发现对开发抗血管生成疗法以及了解肿瘤如何与其微环境相互作用具有重要意义。研究中提出的全面的血管图谱无疑将促进肿瘤血管生物学的进一步探索,并为确定潜在的治疗靶点提供宝贵的计算资源。