Cell（IF=42.5）：新研究发现髓母细胞瘤的“罪魁祸首”，带来治疗新途径

研究人员对6例Gr3-MB患者的肿瘤样本进行单细胞RNA测序（scRNA-seq），并与四周龄人类胚胎的后脑细胞对比，以确定肿瘤细胞与胚胎细胞的转录相似性。他们通过流式分选PRTG^+ve和PRTG^-ve细胞，通过体外集落形成实验和体内移植实验（其中Prtg-cre小鼠由赛业生物提供）来验证PRTG^+ve细胞的肿瘤起始能力。此外，他们还构建PRTG启动子驱动的白喉毒素受体（DTR）系统，并通过PRTG单克隆抗体和靶向PRTG的CAR-T细胞在小鼠模型中评估治疗效果。

为了确定Gr3-MB层次结构顶部的细胞，研究人员对Gr3-MB患者的肿瘤样本进行scRNA-seq，并鉴定出九种不同的转录特征。他们随后分析了四周龄（CS12）人类胚胎后脑的谱系层次结构，发现PRTG^+ve/SOX2^+ve干细胞位于顶部，PRTG是一种可以抑制神经元分化的跨膜蛋白。

人类大脑发育，包括菱形唇（RL）的空间分区，与其他哺乳动物有显著差异。人类菱形唇在人类胚胎发育过程中会形成含有SOX2^+ve干细胞的脑室区（RL^VZ）以及含有Ki67^+ve祖细胞的脑室下区（RL^SVZ），且两者之间存在人类特有的中间血管丛（IVP）。他们发现，PRTG^+ve细胞定位在菱形唇的RL^VZ，表现出MYC高表达和NESTIN低表达。

将Gr3-MB肿瘤的scRNA-seq聚类结果与人类后脑进行比较，研究人员发现大多数Gr3-MB细胞属于神经祖细胞谱系。然而，一小部分细胞对应于早期神经干细胞（NSC）谱系，包括表达PRTG和SOX2。PRTG在Gr3γ肿瘤中表达最高，该亚型通常伴有MYC扩增、高转移率和预后不良（图1）。这些数据表明，胚胎后脑中的PRTG^+ve/SOX2^+ve/MYC^high/NESTIN^low细胞可能是Gr3-MB的起始细胞。

Gr3-MB中的少数细胞在转录上类似胚胎后脑中的干细胞^[1]

为了验证PRTG^+ve干细胞是Gr3-MB的起始细胞的假设，研究人员从E9.5 Prtg^eGFP或Prtg-cre小鼠（由赛业生物提供）的后脑中分离出Prtg^+ve细胞，然后与Gr3-MB致癌畸变或对照畸变一起注射到NSG小鼠的小脑中。他们发现，小鼠小脑中的Prtg^+ve细胞经MYC激活和Tp53沉默后，可在小鼠中形成类似Gr3-MB的肿瘤。这些结果支持了之前的假设，即人类孕早期后脑发育中的PRTG^+ve干细胞是Gr3-MB的起始细胞/谱系。

在正常人类胚胎RL^VZ中，PRTG^+ve细胞生长在中间血管丛附近，紧邻着CD34⁺细胞。在Gr3-MB肿瘤中，PRTG^+VE细胞呈现聚集性分布，被丰富的肿瘤血管包围，而在Gr4-MB肿瘤中未观察到这种现象（图2）。在正常人类RL^VZ和Gr3-MB中，PRTG^+VE细胞均与CD34^+VE未成熟血管相邻，表明血管周围的生态位支持干细胞维持。

正常和恶性PRTG^+ve细胞驻留在血管周围的生态位^[1]

研究人员随后评估了Gr3-MB干细胞样细胞与内皮细胞之间的相互作用。共培养实验显示，内皮细胞通过直接接触或旁分泌信号增强了Gr3-MB细胞的存活率，上调了SOX2、Ki67等干细胞和恶性标志物。在间接共培养系统中，Gr3-MB细胞显示出Hedgehog和TGF-β信号传导增强，而与PRTG^+VE细胞直接共培养的内皮细胞抑制了细胞骨架结构和细胞紧密连接的形成，这两者都是上皮-间质转化的特征。这些结果表明，未成熟内皮细胞与PRTG^high干细胞之间通过双向信号传导维持了一种相互滋养的神经血管生态位。

为了确定Gr3-MB的PRTG^+ve区室是否是维持肿瘤所必需的，研究人员利用白喉毒素受体（DTR）系统清除了Gr3-MB的PRTG^+ve区室。与对照组相比，体内白喉毒素给药使Gr3-MB移植瘤小鼠模型的生存期显著延长。治疗动物的残留肿瘤显示出PRTG表达降低。这个实验支持Gr3-MB的分层模型，其中顶部的PRTG^+ve细胞对肿瘤维持至关重要。此外，PRTG抗体可抑制Gr3-MB细胞活力，使小鼠移植瘤体积缩小。这些结果表明，以PRTG蛋白为靶点的疗法有望治疗Gr3-MB。

最后，研究人员还构建了靶向PRTG的CAR-T细胞。这些CAR-T细胞在体外可特异性杀伤Gr3-MB细胞。在小鼠移植瘤模型中，他们将CAR-T细胞递送至侧脑室，发现接受LD5-55 CAR-T细胞治疗的小鼠肿瘤负荷显著降低，且生存期比对照组更长。正常儿科组织中缺乏PRTG表达，从而限制了不良副作用。目前还没有疗法获批用于复发性Gr3-MB，因此靶向PRTG的CAR-T细胞疗法成为临床试验中值得探索的候选疗法。

 PRTG^+ve细胞启动并维持了Gr3-MB肿瘤^[1]

这项研究证实，Gr3-MB起源于人类胚胎早期菱形唇脑室区的PRTG^+ve细胞，这些细胞依赖与CD34⁺内皮细胞形成的神经血管生态位来维持恶性表型（图3）。靶向PRTG^+ve细胞或其微环境的策略（如CAR-T细胞或单克隆抗体）在动物模型中显示出明显的疗效，为临床治疗Gr3-MB提供了潜在的靶点和方法。未来需要进一步验证这些策略在人类患者中的安全性和有效性。