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鉴定驱动神经胶质瘤的基因变异

贝勒医学院的科学家发现了新的证据,神经胶质瘤是一种致命的脑癌,它改变了周围神经元的活性,加速了恶性循环,推动了与肿瘤相关的癫痫和肿瘤的发展。 他们的发现发表在《自然》杂志
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  贝勒医学院的科学家发现了新的证据,神经胶质瘤是一种致命的脑癌,它改变了周围神经元的活性,加速了恶性循环,推动了与肿瘤相关的癫痫和肿瘤的发展。

  他们的发现发表在《自然》杂志上,表明PIK3CA基因的几个变异体推动了肿瘤的发展,并且两个变异体尤其改变了突触中涉及的基因的表达-神经元之间通过神经元进行交流。

  神经外科教授,干细胞与再生医学中心的本杰明•丹宁博士说:“使用一种新的功能基因组学策略,我们的研究揭示了神经胶质瘤细胞与相邻神经元之间的动态相互作用。”“在这方面,神经胶质瘤肿瘤表现出马基雅维利行为-神经胶质瘤细胞将神经元微环境重塑为过度活跃,反过来又反馈给肿瘤,促进其自身生长。”

  鉴定驱动神经胶质瘤的基因变异

  这项研究的最初目标是开发一种实验系统,使研究人员能够在脑肿瘤小鼠模型中鉴定出新的癌症基因。为了实现这一目标,Deneen实验室与Baylor的合著者Kenneth L Scott博士开始了合作。他们共同将他们的神经胶质瘤小鼠模型基因工程化为一个新颖的高通量筛选平台,以鉴定这些PIK3CA变体。

  利用他们新颖的筛选平台,研究人员发现了驱动神经胶质瘤发展的PIK3CA的多种变体。两个PIK3CA变体,分别称为C420R和H1047R,脱颖而出,因为它们是肿瘤发展的最强驱动力。有趣的是,在C420R和H1047R胶质瘤中特异性表达的一些基因参与突触的形成,这提示肿瘤可能影响邻近神经元的突触平衡。

  “这些基因变体产生的蛋白质仅一个氨基酸不同-蛋白质的组成部分-然而,某些变体产生的肿瘤具有与其他分子截然不同的分子特征。这真是令人惊讶,这似乎告诉我们类似的PIK3CA变体通过非常不同的机制促进神经胶质瘤的形成,”Deneen说道,他也是Dan L Duncan综合癌症中心的成员,并在Baylor担任Marianne和Russell Blattner主席。

  胶质瘤设置有利于自身进展的条件

  为了研究这些不同的机制,Deneen及其同事将重点放在突触基因标记上,并假设突触基因表达的这些改变可能导致癫痫,网络超兴奋性以及其神经胶质瘤小鼠模型中的直接突触变化。为了进行这些研究,Deenen与合著者Jeffrey L Noebels博士合作,他是贝勒大学神经遗传学,神经科学,分子和人类遗传学教授以及Cullen Trust的神经遗传学医疗保健专任主席。

  Deneen说:“众所周知,突触失衡会导致神经元网络连接性和兴奋性发生广泛变化,在某些情况下会导致癫痫发作。”癫痫发作是神经胶质瘤的典型病因,但其潜在的细胞和遗传机制尚未得到很好的理解。我们以此为契机,探讨了不同的PIK3CA变异体是否可以在神经胶质瘤中诱发癫痫,并进一步了解了肿瘤促进神经元的机制。过度兴奋。”

  他们的研究表明,事实上,由C420R和H1047R变体驱动的神经胶质瘤确实促进了肿瘤周围神经元的超兴奋性的早期发作,并通过诱导突触形成来重塑突触网络。携带这些肿瘤的小鼠的癫痫发作比携带其他PIK3CA变体驱动的肿瘤的小鼠早得多。

  研究人员深入研究了介导C420R和H1047R神经胶质瘤对其微环境的作用的机制,研究人员发现这些神经胶质瘤选择性分泌了Glypican(GPC)家族的几个分子,而GPC3驱动了过度兴奋和突触重塑。此外,他们发现GPC3本身可以驱动神经胶质瘤的形成。

  这些发现为神经胶质瘤来源的机制在肿瘤发展过程中操纵神经元微环境提供了第一个证据。

  “我们发现了神经胶质瘤细胞改变神经元以在大脑中建立支持生长的环境条件的主要机制。在治疗上,我们正在积极研究如何将神经胶质瘤与神经元的短路通信用于治疗患有这些恶性脑瘤的患者”,德尼恩说。

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