胶质母细胞瘤(Glioblastoma,GBM),是一种原发性脑部肿瘤,死亡率极高,治愈率偏低,治疗预后差,易复发,是最难治疗的肿瘤之一。最近,德国癌症研究中心的一个研究,增进了我们对胶质母细胞瘤容易复发的机制的了解。2019年7月11日,《细胞·干细胞》杂志在线发表了德国癌症研究中心研究员刘海坤团队的研究。
该团队鉴定出一种对胶质母细胞瘤复发起重要作用的特异分子标志3-磷酸甘油脱氢酶1(glycerol-3-phosphate dehydrogenase 1,GPD1)。
近些年来,基因组技术的发展极大提升了胶质母细胞瘤的分子诊断能力,但这并没有因此改变临床处理胶质母细胞瘤的手段,当前治疗胶质母细胞瘤最好的方法仍然是手术切除联合术后放化疗。
不过,由于胶质母细胞瘤与正常组织界线不清晰,上述方法容易造成正常脑组织损伤。同时,胶质母细胞瘤的始作俑者脑瘤干细胞(Brain Tumor Stem Cells,BTSC)对化疗药物(如替莫唑胺)有抗性。要想对胶质母细胞瘤“斩草除根”,我们必须将BTSC与正常的细胞(主要是神经干细胞)区分开,再设计药物专门清除BTSC。因此,寻找BTSC特异的、对BTSC的生长代谢所必需的的生物标记显得尤为重要。
既然GPD1表达如此特异,它的功能如何?刘海坤和同事继续追问。科研人员通过代谢组学分析发现,GPD1的特异表达确实使BTSC拥有一种与正常神经干细胞迥异的代谢状态,BTSC缺失Gpd1基因后其蛋白翻译、细胞增殖分化以及细胞粘附信号也发生深刻变化。这些通路均与BTSC存活和保持干细胞特性相关。
在动物实验中,科研人员人为将罹患肿瘤的小鼠的Gpd1基因表达水平降低后发现,肿瘤的生长速度变慢,动物的存活时间延长。小鼠身上表现不错,GPD1在人的肿瘤组织又是怎样的表达情况呢?研究人员通过分析癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库的信息后发现,GPD1同样在人胶质母细胞瘤中高表达,并且其表达水平与肿瘤治疗的不良预后呈现正相关性。
值得一提的是,GPD1是人体脂类代谢过程的一个酶,在肝脏、肾脏、胰腺、结肠和肌肉等组织也高表达,但人体Gpd1基因突变只会引起短暂的婴儿高甘油三酯血症,并且症状随年龄增长逐渐消失。文章最后指出,GPD1在BTSC的特异性表达可以降低针对该分子的药物在治疗胶质母细胞瘤过程中产生的副作用。而人GPD1的蛋白结构和底物结合位点已经被明确,因此,“GPD1是一个针对胶质母细胞瘤的有吸引力的新治疗靶点”。