【中国声音】CNSNT︱解放军总医院刘嘉霖/陈凌团队鉴定并验证COL6A1为肿瘤电场治疗胶质母细胞瘤创新靶点
来源:TTFields
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作者:FFTields
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发布时间 :2024-07-31
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胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme，GBM）是最具侵袭性的原发性恶性脑肿瘤，5年生存率仅为6.9%。尽管标准治疗方案包括手术切除、放疗和替莫唑胺化疗，但过去20年来GBM治疗效果未有突破性进展，亟需探索更有效的新型疗法。
撰文︱陈俊燚
胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme，GBM）是最具侵袭性的原发性恶性脑肿瘤，5年生存率仅为6.9%。尽管标准治疗方案包括手术切除、放疗和替莫唑胺化疗，但过去20年来GBM治疗效果未有突破性进展，亟需探索更有效的新型疗法。肿瘤电场治疗（Tumor electric field therapy, TEFT）是近年来纳入NCCN指南的创新疗法，利用低强度、中频交变电场抑制肿瘤生长。然而，TEFT的抗肿瘤机制尚未完全阐明。细胞外基质（Extracellular matrix, ECM）作为肿瘤微环境的重要组成部分，在GBM进展中发挥关键作用。研究表明，TEFT可能通过影响ECM成分发挥抗肿瘤作用。研究者发现VI型胶原α1链（Collagen type VI alpha 1，COL6A1）在GBM组织中高表达，与预后不良相关。TEFT治疗显著下调了GBM组织中COL6A1的表达，提示TEFT可能通过调控COL6A1促进肿瘤ECM重塑，抑制GBM进展。然而，TEFT调控ECM的具体分子机制、COL6A1在GBM进展中的具体作用及其与TEFT疗效的关系仍需深入探究。深入研究TEFT对GBM细胞外基质的影响，特别是COL6A1的调控作用，不仅有助于阐明TEFT的抗肿瘤机制，还可能为GBM治疗提供新的靶点和策略，具有重要的科学价值和临床意义。近日，解放军总医院第一医学中心刘嘉霖/陈凌团队在CNS Neuroscience & Therapeutics期刊发表标题为“Identification and validation of COL6A1 as a novel target for tumor electric field therapy in glioblastoma”的研究性论文。揭示TEFT可以通过下调COL6A1的表达和抑制focal adhesion通路来重塑GBM细胞的ECM。COL6A1可以与ITGA5相互作用并激活focal adhesion通路，COL6A1可能是介导TEFT抗肿瘤作用的潜在治疗靶点。1. TEFT治疗导致GBM细胞在转录组层面的显著改变，尤其影响细胞外基质相关基因的表达。如图所示，主成分分析(PCA)和层次聚类分析显示TEFT处理组和对照组在转录组水平上有显著差异（图1 A, B）。差异基因富集分析发现（图1 D, E），这些差异基因主要富集在细胞外基质组织、含胶原的细胞外基质、整合素结合等词条上，提示TEFT的抗肿瘤作用可能与GBM的细胞外基质重塑密切相关。图1 转录组分析显示对照组和TEFT治疗组之间的差异2. COL6A1是TEFT诱导的细胞外基质重塑的核心基因。通过对"细胞外基质组织"通路相关的差异基因进行生存分析和蛋白质相互作用网络分析，研究者发现COL6A1是该生物学过程中的关键枢纽基因。在TCGA和Rembrandt数据集中，COL6A1的表达水平随着胶质瘤WHO分级的升高而显著上升，且高表达与GBM患者较差的总生存期相关。如图2所示，COL6A1在GBM(WHO IV级)中的表达显著高于低级别胶质瘤。此外，免疫组化结果也证实了COL6A1蛋白在高级别胶质瘤中的表达水平明显高于正常脑组织。这些结果表明，COL6A1在GBM发病机制中扮演重要角色，其高表达与肿瘤恶性程度和不良预后相关。图2 COL6A1在GBM中显著上调，并与不良预后相关。3. TEFT显著抑制COL6A1表达和focal adhesion通路活性。通过对TEFT治疗前后的GBM患者样本进行免疫组化分析，研究者发现TEFT治疗后COL6A1的表达明显降低（图3A）。Western blot结果进一步证实，TEFT不仅能显著降低COL6A1的蛋白水平，还能抑制focal adhesion通路关键分子FAK、Paxillin和AKT的磷酸化水平（图3 B-E）。这表明COL6A1和focal adhesion通路可能参与TEFT的抗肿瘤作用。图3 TEFT抑制了GBM患者和细胞系中COL6A1的表达。4. COL6A1通过与ITGA5相互作用调控下游信号通路。通过蛋白质相互作用网络分析和实验验证，研究者发现ITGA5可能是与COL6A1结合的关键整合素分子（图4 A-E）。免疫荧光实验表明COL6A1与ITGA51具有显著的共定位，免疫共沉淀实验证实了COL6A1与ITGA5的蛋白-蛋白相互作用（图4 F, G）。此外，敲低COL6A1表达导致ITGA5及其下游分子FAK、Paxillin和AKT的磷酸化水平降低，而添加外源性重组COL6A1蛋白则产生相反的效果（图5）。这些结果提示，COL6A1可能通过调控ITGA5信号轴及其下游通路在GBM中发挥作用。图4 ITGA5可能是与COL6A1结合的潜在整合素分子图5 COL6A1调节GBM中ITGA5及其下游信号通路本研究揭示了肿瘤电场疗法（TEFT）通过下调核心基因COL6A1重塑GBM细胞的ECM，并证实COL6A1在胶质瘤组织中高表达与患者不良预后相关。此外，研究还发现COL6A1可能与ITGA5相互作用，并调节下游分子FAK/Paxillin/AKT的磷酸化水平，从而介导focal adhesion通路的活性。这些发现为理解TEFT的抗肿瘤机制和开发新的GBM治疗策略提供了重要见解。然而，研究仍存在一些局限性，如TEFT下调COL6A1的具体分子机制尚未完全阐明，缺乏体内实验验证，且未探讨TEFT最佳频率和模式对疗效的影响。未来研究应着重深入探究TEFT下调COL6A1的分子机制，利用原位异种移植模型和患者来源的原代培养物进行体内验证，优化TEFT的频率和模式，研究COL6A1与ITGA5的相互作用，开发针对ITGA5的小分子抑制剂与TEFT联合使用，以及进一步研究COL6A1和ECM重塑在TEFT抗肿瘤机制中的作用。这些研究方向将有助于深化对TEFT抗癌机制的理解，推动其临床应用，并为GBM的治疗带来新的希望。原文链接：https://doi.org/10.1111/cns.14802
