与神经退行性疾病相关的蛋白质被发现与儿童脑癌有关

与神经退行性疾病相关的蛋白质被发现与儿童脑癌有关

一项开创性的研究表明,以前与 ALS 相关的 VAPB 基因是髓母细胞瘤的关键参与者,这表明它有可能成为这种侵袭性儿童脑癌的标志物和靶点。这一发现为癌症生物学和治疗可能性提供了新的见解。髓母细胞瘤细胞在研究人员实验室保存在 3D 培养物(肿瘤球状体)或 2D 培养物中。

一种蛋白质因其与肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 等神经退行性疾病的联系而被广泛研究,也与髓母细胞瘤有关,髓母细胞瘤是一种影响中枢神经系统的癌症。髓母细胞瘤是儿童中最普遍和最严重的脑肿瘤之一,起源于神经发育早期阶段的原始细胞。

由一组巴西科学家领导的一项研究表明,体外和体内VAPB基因与这些肿瘤中的细胞增殖有关。关于这项研究的一篇文章发表在《科学报告》杂志上。

目前的治疗方法和潜在影响

这一发现指出了严重程度的潜在标志物,经过更多的研究,指出了未来的治疗靶点。髓母细胞瘤目前采用手术切除肿瘤、放疗和/或化疗相结合的方式进行治疗,这两种疗法都具有侵袭性,可导致长期脑损伤。

 

VAPB 代表囊泡相关膜蛋白相关蛋白 B/C.囊泡相关膜蛋白 (VAMP) 是一类蛋白质,在细胞过程中起着至关重要的作用,尤其是脂质代谢和细胞内转运。它们在所有类型的细胞中都有表达,但在神经元中尤为突出。

在这项研究中,髓母细胞瘤中VAPB基因的高表达与患者生存率的降低相关。肿瘤细胞增殖需要这种蛋白质,而加剧的增加会使疾病更具侵袭性。另一方面,使用 CRISPR/Cas9 基因编辑的 VAPB 失活(敲除)延迟了细胞周期进程。

“这些发现为理解神经系统疾病的分子基础提供了新的方向。该研究的主要新颖之处在于这种与神经退行性变相关的蛋白质与肿瘤发展之间的联系。先前的研究表明,它在乳腺癌中表达,但到目前为止还没有人指出与中枢神经系统癌症有关,“圣保罗大学生物科学研究所(IB-USP)教授Oswaldo Keith Okamoto说。

冈本是该文章的共同通讯作者,弗洛里斯·福耶尔是荷兰格罗宁根大学欧洲衰老生物学研究所的教授。他还是第一作者Amanda Faria Assoni在博士研究期间的论文导师之一,该研究得到了FAPESP的支持。

该研究是在人类干细胞和基因组研究中心(HUG-CELL)进行的,该中心是由FAPESP资助的研究,创新和传播中心(RIDC)之一。HUG-CELL由IB-USP教授Mayana Zatz领导,她也是该文章的合著者。

“这种蛋白质在ALS中的表达减少,这种减少导致变性。另一方面,我们发现髓母细胞瘤中VAPB的高表达与患者生存率的降低相关,当我们去除肿瘤细胞中蛋白质的表达时,细胞周期减慢,但细胞没有死亡。我们迈出了第一步,以确定一些因缺乏VAPB而改变的途径,但现在我们需要更好地了解哪些途径是最重要的,“Assoni告诉Agência FAPESP。

巴西髓母细胞瘤的统计数据很少,但专家估计,大约三分之一的病例无法治愈。根据美国国家癌症研究所 (INCA) 的数据,中枢神经系统肿瘤占儿童癌症的 20%,主要影响 5 岁或以下的儿童。根据 INCA 的报告“Estimativa 2023:incidência de câncer no Brasil”,预计 2023-25 年期间巴西总人口中平均每年新增中枢神经系统癌症病例为 6,110 例,女性为 5,380 例,相当于发病率为每 100,000 名男性 5.8 例和每 100,000 名女性 4.85 例。在世界范围内,每年中枢神经系统癌症病例数约为310,000例(占所有癌症病例的1.6%)。

先进技术

在这项研究中,研究人员使用了肿瘤球状体,这是一种旨在模拟体内环境的三维癌细胞培养模型。该研究中使用的球状体来自髓母细胞瘤细胞系,包括他们最近从患者肿瘤样本中发育的谱系。对照组是来源于人类诱导多能干细胞(hiPSCs)的神经祖细胞。

研究人员使用RNA测序和CRISPR基因组工程来生成没有VAPB的细胞系。对小鼠进行了体内测试,但该研究还涉及对632名髓母细胞瘤患者的临床数据的分析,特别是与基因表达和存活率相关的数据,这些数据可从科学数据库中获得。

“虽然VAPB通常与癌症无关,但我们在VAPB敲除细胞中检测到了在肿瘤中经典研究的几种途径的改变。所讨论的细胞机制经过充分测试,并被广泛用作攻击性的标志物。在我看来,这一发现将刺激对其他蛋白质的研究,因为它们与尚不存在理想治疗方法的癌症类型有关,“Assoni说。

由冈本领导并于 2020 年发表在《脑研究》杂志上的一项使用实验室培养细胞系的早期研究确定了包括蛋白质 OCT4 在内的分子,有可能作为髓母细胞瘤的生物标志物。

“许多研究人员在世界范围内研究癌症,但对中枢神经系统肿瘤的研究较少,因为它们比其他癌症更罕见。然而,它们与高死亡率有关,没有新的治疗方法,并且从临床角度来看很重要。中枢神经系统肿瘤知识的任何进步对患者及其家人都非常有价值,“冈本说。

患者家属于 2021 年成立了髓母细胞瘤计划,为美国、加拿大和德国的 13 个研究实验室筹集资金,称为 Cure Group 4 Consortium。由联盟成员共同撰写的一篇文章发表在《自然》杂志上,描述了一项突破性的发现,该发现追溯了髓母细胞瘤在特定类型细胞发育中的起源。

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