科研快讯

<正>《自然-遗传学》:脑干胶质瘤特异基因突变首次发现近日《自然-遗传学》报道,首都医科大学附属北京天坛医院副院长张力伟与美国杜克大学教授阎海共同合作,将临床医学研究优势转化为基础研究成果,在国际上首次发现脑干胶质瘤中特异的基因突变。这一重大发现成为"全基因组外显子测序在脑干胶质瘤发生机制及治疗分子靶点研究"项目的新突破。脑干是身体各部位神经与大脑之间的必经之路,是负责心跳、呼吸、循环、消化和意识等功能的关键部位之一。由于周边组织的重要性和脆弱     

神经胶质瘤生物标志物研究进展

神经胶质瘤(glioma)是最常见的原发性脑肿瘤,占颅内肿瘤的81%。神经胶质瘤的诊断手段与预后评估主要以影像学为主,但因神经胶质瘤的浸润性生长特点,影像学不能完全作为诊断及预后评估依据。因此,发现和鉴定全新生物标志物对神经胶质瘤的诊断、治疗和预后评估显得尤为重要。最新研究结果表明,在神经胶质瘤患者组织和血液中,多种生物标志物可用于神经胶质瘤的辅助诊断和预后评估。其中,诊断标志物包括IDH1/2基因突变、BRAF基因突变与融合、p53基因突变、端粒酶活性增加、循环肿瘤细胞和非编码RNA等。预后标志物包括1p/19p共缺失、MGMT基因启动子甲基化及基质金属蛋白酶-28、胰岛素样生长因子结合蛋白-2和CD26的表达上调和Smad4的表达下调。本文重点介绍了上述神经胶质瘤生物标志物在诊断和预后评估方面的最新研究进展。     

IDH1基因突变在胶质瘤中的研究进展

胶质瘤是颅内最常见的恶性肿瘤,发病率逐年增高。越来越多的证据表明IDH1基因突变与胶质瘤密切相关。本文就近年来有关胶质瘤与IDH1基因突变的研究作一综述。IDH1基因编码胞浆内NADP依赖的异柠檬酸脱氢酶,后者能够对异柠檬酸进行催化生成α-酮戊二酸。在40%的胶质瘤中存在IDH1突变,在继发性胶质母细胞瘤中变异率最高。作为一种代谢的关键酶,IDH1突变后可以将α-KG转变成2-HG,后者具有促进细胞增殖和促进肿瘤发生的作用。而且,IDH1突变可以导致胶质瘤代谢和表观遗传学方面的改变。同时,IDH1突变可以通过增加HIF-1α水平及活性增加血管生成。目前在不同级别的胶质瘤当中,IDH1突变已经成为一个与预后密切相关的独立预测因素。对IDH1突变的研究有助于深入了解胶质瘤病因及干预措施的具体机制,有助于胶质瘤的分子水平分类和治疗。     

异柠檬酸脱氢酶-1 突变及MGMT 甲基化在脑胶质瘤的诊断及治疗研究进展

异柠檬酸脱氢酶-1(Isocitrate dehydrogenase-1,IDH1)突变是脑胶质瘤中基因突变所导致的代谢物生成异常,突变型胶质瘤与普通型胶质瘤具有不同的分子生物学特征,并常与患者良好预后相关。MGMT(O6-methylguanine-DNA methyltransferase)启动子甲基化能够降低胶质瘤中DNA修复蛋白MGMT的表达,提高患者对化疗药物烷化剂治疗的敏感性。IDH1突变和MGMT启动子甲基化在胶质瘤的生长过程中存在关联,二者的联合检测对胶质瘤的预后及治疗方式具有一定的提示作用,在胶质瘤的分子病理学诊断方面具有很大的应用前景。目前IDH1突变和MGMT启动子甲基化的检测已逐渐应用于临床,但其诊断方式及治疗指导意义有待进一步研究探讨。本文就IDH1基因突变及MGMT启动子甲基化在胶质瘤诊断及治疗方面的研究进展进行综述。     

发现遏制肿瘤生长的有效代谢物

复旦大学生物医学研究院熊跃、管坤良教授所领导科研团队的研究成果—“神经胶质瘤衍生的IDH1突变显性抑制酶催化活性,激活HIFI”,初步探明了基因突变促进神经胶质瘤生长的分子机理,找到了遏制肿瘤生长的有效代谢物,为神经胶质瘤及其他肿瘤的治疗带来希望.IDH1基因突变在继发性神经胶质瘤中的突变频率高达75％以上,使得IDH1基因成为潜在的神经胶质瘤的诊断指针和靶向治疗目标。     

呼吸中枢发育的基因调控研究进展

脑干呼吸中枢组成一个复杂的网络系统,产生和调控节律性呼吸。近年来,人们利用分子生物学技术研究发现,小鼠某些基因突变可影响呼吸中枢特定神经元的发育,并由此导致特殊的呼吸表型。最近,在人类某些中枢性呼吸疾病中,也发现了相应的基因突变。因此,基因水平的研究为深入认识节律性呼吸活动的产生和调控机制提供了新的研究途径。本文就目前研究较多、相对较深入的一些呼吸中枢发育调节基因的研究进展作一综述。     

成人胶质瘤诊断的分子遗传学研究进展

胶质瘤是目前中枢神经系统中常见的恶性肿瘤,由于脑组织的特殊性,胶质瘤呈弥漫浸润性生长,恶性程度高,手术难以完整切除且易复发。2007年(第四版)WHO中枢神经系统肿瘤病理学和遗传学对胶质瘤进行了详细的组织学分类,但是循证医学发现依靠组织学的病理诊断标准并不能对胶质瘤的临床表现和预后评估作出精准的判断。近年来全世界都在开展胶质瘤相关的遗传学研究,许多遗传学分子改变被发现,如异柠檬酸脱氢酶(IDH)突变、染色体1p/19q缺失、TP53突变、ATRX突变和TERT启动子突变等,组织学诊断受到了挑战。因此更多的病理科和神经外科医生结合组织形态和遗传学改变对胶质瘤作出"综合性"诊断,使得病理诊断更接近胶质瘤的生物学本质,以便更精准的指导临床治疗。     

shRNA干扰eIF4A1基因对胶质瘤细胞体内外生物学特征的影响

胶质瘤是颅内常见的肿瘤,其中恶性脑胶质瘤成弥漫性生长,尽管给予手术、放疗或化疗等综合治疗,仍极易复发,迫切需要探索新的治疗方法.但是胶质瘤的治疗靶点匮乏,因此探索有效的靶点对其治疗具有重要的意义.本研究中首先利用中国脑胶质瘤基因组图谱计划数据库(Chinese glioma genome altas, CGGA)分析了真核生物翻译起始因子中eIF4A1与脑胶质瘤的关系.生物信息学分析显示, eIF4A与胶质瘤病理分级相关并且在胶质瘤细胞中高表达. eIF4A1的抑制剂Silvestrol明显抑制胶质瘤细胞的增殖能力.利用慢病毒感染胶质瘤细胞建立shRNA干扰eIF4A1基因的胶质瘤细胞株,进行了一系列体内外生物学特征的实验,研究结果发现, shRNA干扰eIF4A1基因后能够有效抑制胶质瘤细胞的增殖、克隆形成、细胞侵袭和迁移.因此,本实验研究证实eIF4A1是胶质瘤治疗的有效靶点,为胶质瘤的临床治疗提供可靠的理论基础.     

成人脑干胶质瘤的MRI诊断

本文分析14例经MRI诊断和病理证实的成人脑干胶质瘤,结合文献复习阐述成人脑干胶质瘤的MRI表现特征,进而提出其MRI主要诊断依据和鉴别诊断。     

脑胶质瘤IDH1基因突变HRM检测方法的初步建立

在大多数弥漫性人脑胶质瘤中常伴随着异柠檬酸脱氢酶基因(isocitrate dehydrogenase gene)1(IDH1)的突变.有着此突变的胶质瘤患者在临床上有良好的预后效果,因此可以作为胶质瘤患者的分子标记.通过提取石蜡切片中的胶质瘤组织DNA,优化条件以初步建立IDH1基因突变高分辨率熔解曲线分析法(high resolution melting,HRM)检测方法.用HRM对胶质瘤石蜡包埋组织标本中IDH1基因检测突变,并用直接测序法对比,观察反应体系和反应条件的可行性.正交试验结果证明引物最适退火温度为53℃,20μL HRM反应体系中,0.6μmol/L引物,2.5 mmol/L Mg2+,60 ng DNA模板为最佳.HRM IDH1基因突变的结果和直接测序法结果一致,但灵敏度更高.说明此HRM方法简单,特异性强,准确可靠,可为IDH1突变检测的临床应用提供借鉴依据.     

胶质瘤干细胞标记物的研究进展

胶质瘤作为一种恶性脑肿瘤,具有预后差、易复发、对放化疗有抵抗性等特点。为了提高对胶质瘤的分级及预后评价的准确性,获得有效的、有针对性的胶质瘤干细胞(glioma stem cell,GSC)标记物具有十分重要的意义。本文主要对CD133、SSEA-1、Nestin等干细胞标记物在胶质瘤临床诊治中的应用特征与相互联系进行了综述。CD133作为一种最早发现的胶质瘤干细胞标志物应用广泛,但其分布无特异性、表达不稳定限制了其预后评价的精确性,其有效性目前仍存在争议。SSEA-1(CD15)与Nestin等分子弥补了CD133的部分不足。这三种标记物的联合应用为胶质瘤的临床诊断和治疗提供了重要的参考依据。后续研究陆续发现的A2B5、BMI1、LGR5等标记物有助于进一步了解GSC的性质,提高胶质瘤的诊治水平和预后评价的准确度。     

用“增强子陷阱”技术构造并筛选果蝇UAS/GAL4系统中GAL4新品系及脑基因表达图谱数据库的开发

"增强子陷阱"技术是建立果蝇脑全基因组表达图谱及其数据库的重要方法.筛选获得新特异表达的GAL4品系,可为进一步研究果蝇脑神经在学习记忆功能提供强有力的基因工具.通过"增强子陷阱"技术来获得果蝇突变体,并与报告转基因果蝇(UAS-EGFP)杂交,用荧光显微镜观察成年果蝇脑内荧光分布,从而获得该突变体的脑基因表达图谱,在此基础上利用JavaScript来建立果蝇脑全基因组表达数据库.目前获得基因突变体果蝇2 677种,大部分在果蝇脑中有表达,其中在果蝇嗅觉学习记忆相关脑区蘑菇体表达的基因有368个,且有部分基因特异地表达在某些传导通路上.这些果蝇基因突变体库及其表达图谱为进一步研究各基因的功能及作为遗传工具来研究各脑区结构和功能提供极大方便.     

沉默ABCE1对神经胶质瘤细胞U251增殖、迁移和凋亡的影响

ABCE1是ATP结合盒蛋白亚家族成员之一,在病毒感染,细胞增殖,抗凋亡,翻译起始和核糖体生物发生等过程中有重要的作用。为了探讨ABCE1对神经胶质瘤细胞U251增殖、迁移和凋亡的作用,本研究通过实时荧光定量PCR和免疫印迹实验检测ABCE1在神经胶质瘤细胞和正常胶质细胞中的mRNA和蛋白质表达水平,结果发现ABCE1在神经胶质瘤细胞U251中的表达高于在正常胶质细胞中的表达。利用siRNA靶向沉默ABCE1后,神经胶质瘤细胞U251中ABCE1 mRNA和蛋白的表达水平均显著减少,细胞的凋亡率显著提高,细胞增殖和迁移明显受到抑制,而且细胞对化疗药物替莫唑胺的敏感性增强。此外,沉默ABCE1后,Bcl-2的mRNA和蛋白质表达水平显著下调,而Bax的mRNA和蛋白质表达水平显著上调。以上研究结果表明,ABCE1与神经胶质瘤细胞的增殖和迁移密切相关,通过siRNA靶向沉默ABCE1基因可显著降低U251细胞的增殖和迁移能力。     

P4HA1调控EMT影响脑胶质瘤侵袭性研究

脯氨酰4-羟化酶亚基α1(prolyl 4-hydroxylase subunitα1, P4HA1)是脯氨酰4-羟化酶的限速亚基,为合成各种类型胶原所必需.有报道显示其在乳腺癌、前列腺癌等肿瘤中具有促进肿瘤细胞侵袭和转移的能力,但机制尚不明了.本课题组在前期研究中发现,低氧环境可诱导胶质瘤细胞中P4HA1表达上调,敲低P4HA1可抑制胶质瘤干细胞的内皮细胞转分化,从而破坏胶质瘤中血管形成.本研究进一步探讨了P4HA1促进胶质瘤细胞侵袭性进展机制,并发现P4HA1在胶质瘤细胞中与HIF1α的表达呈密切正相关,其表达上调可促进上皮间质转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT),这一过程可能与其抑制E-钙黏蛋白、升高N-钙黏蛋白和波形蛋白表达密切相关,而上述蛋白表达变化有可能是由于P4HA1上调了SNAI1和SNAI2的表达所导致.同时, P4HA1还可促进人脑微血管内皮细胞(human brain microvascular endothelial cells, HBMECs)的迁移和管腔形成,推测P4HA1也有可能通过这一途径参与了胶质瘤的血管生成.由此本文推论, P4HA1的表达有可能受HIF1α调控,其表达升高有可能通过上调SNAI1和SNAI2诱导的EMT和通过诱导HBMECs的血管生成从而促进胶质瘤的侵袭性生长.     

神经特异性转录因子DAT1基因的表达

采用生物信息学分析、细胞培养和RT—PCR等方法,以初步解DAT1基因在小鼠主要组织及神经系统相关肿瘤细胞中的表达．生物信息学的基因表达谱分析发现与DAT1同源的EST有100多条,大多数EST分布于胎脑、成年脑、脑肿瘤、肺及肺部的良性肿瘤等组织．SAGE分析发现DAT1在脑及神经系统肿瘤组织中表达非常广泛;RT—PCR方法检测发现DAT1只在脑组织中特异表达。而其它组织如心脏、肺、肝脏、骨骼肌、肾脏、睾丸、卵巢等未见表达;DAT1在培养的正常星形胶质细胞C8中不表达,在胶质瘤、神经母细胞瘤等细胞株中有不同水平的表达．由于DAT1是一种LIM蛋白,而LIM蛋白在细胞的分化、发育调控和肿瘤形成中有重要作用,DAT1在脑及神经系统相关肿瘤中的较高表达提示,DAT1在神经系统中有重要功能。并可能与神经系统肿瘤的发生相关．     

脊髓小脑共济失调第7型的临床特征及基因突变研究

对一脊髓小脑性共济失调(Spinocerebellar ataxia, SCA)家系的患者进行临床特征及相关基因突变研究。对该家系进行详细的病史采集, 并对患者行视力、眼底血管造影、眼底拍照、视觉诱发电位、视网膜电图以及头颅MRI等辅助检查; 采用聚合酶链反应分别扩增SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、SCA7、SCA17及DRPLA基因的CAG重复序列, 用8%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳及直接测序进行突变分析。结果2名患者主要表现为小脑性共济失调、视力下降、眼底视网膜色素变性、小脑和脑干萎缩; 并存在SCA7基因的突变, 而未发现SCA1、SCA2、SCA3、SCA6、SCA17及DRPLA基因突变。说明该家系为SCA7突变家系, SCA7基因中CAG三核苷酸重复拷贝数的异常扩增是其致病原因。     

药物蛋白质组学与药物发现

21世纪,科学家面临着从基因组到蛋白质组的转变,蛋白质组学是基因组和药物发现的效率。药物蛋白质组学研究不仅有助于发现治疗的可能靶点,也将明显提高药物发现的效率。药物蛋白质组学的研究内容,在临床前包括发现新的治疗靶点和发现针对所有靶点的全部化合物,在临床研究方面应包括药物作用的特异蛋白作为诊断和治疗的标志,或以蛋白质谱的差异来分类者。本文主要综述了蛋白质组学在药物靶点的发现和确认,以有药物发现过程中最有关的技术物研究进展。     

神经胶质瘤中前体mRNA可变剪接研究进展

胶质瘤是最常见的脑肿瘤,前体mRNA可变剪接可能在不同类型胶质瘤的发生、恶化以及侵入中发挥作用.参与调控胶质瘤中前体mRNA可变剪接的因素包括顺式元件如内含子剪接抑制序列(ISS)、外显子剪接抑制序列(ESS)等,反式因子包括SRp55、SC35、SF2/ASF、PTB等剪接调节因子.近期的研究进展发现,有多种与胶质瘤相关的基因受到可变剪接的调控,包括肿瘤抑制因子、肿瘤促进因子、酶、受体、离子通道等.因此,研究胶质瘤中的前体mRNA可变剪接将有利于深入了解胶质瘤发生的分子机制、有利于为胶质瘤的早期诊断和治疗提供新的潜在靶点.     

小窝蛋白-1与脑胶质瘤

小窝蛋白-1（caveolin-1,Cav-1）是胞膜窖（caveolae）的标志性蛋白质。Cav-1在多种细胞的生命活动中起重要作用。大量证据表明,Cav-1参与乳腺癌、肝细胞癌、胰腺癌、前列腺癌、肾透明细胞癌等多种肿瘤的发生发展过程。胶质瘤是中枢神经系统恶性肿瘤之一,由于脑血屏障的存在,很多药物很难到达病灶,因而死亡率极高。近年来发现,Cav-1是胶质瘤细胞增殖的负调控因子,能够降低胶质瘤的迁移和侵袭能力。此外,Cav-1能够增加胶质瘤血瘤屏障的通透性。本文简要综述了近年来Cav-1在脑胶质瘤发生发展及其对血瘤屏障的调节作用的新进展,旨在为胶质瘤的临床治疗提供新的思路。     

ZEB1上调神经细胞黏附分子促进胶质瘤细胞侵袭与转移

胶质瘤是一种较为常见的颅内恶性肿瘤,其侵袭转移能力强,影响临床疗效。探讨胶质瘤发生侵袭转移的分子机制,寻找新的靶点干预胶质瘤侵袭转移是目前亟待解决的重大课题。我们前期研究中发现,神经细胞黏附分子（neuronal cell adhesion molecule, NRCAM）在各种胶质瘤细胞中的表达量均显著高于其在人正常星形胶质细胞(NHA)中的表达量（NRCAM在胶质瘤A172和T98G中的表达量分别是其在NHA中的2.15和17.63倍）;且根据人类蛋白质组学数据库信息及qRT-PCR结果证实,NRCAM在胶质瘤组织中的表达量也显著高于其在正常组织中的表达。Kaplan-Meier分析提示,高表达的NRCAM与胶质瘤患者较差的预后正相关。在此基础上,通过生物信息学预测的方法结合双荧光素酶报告基因实验证实,转录因子锌指E盒结合蛋白1(ZEB1)能够增加NRCAM启动子活性,上调NRCAM mRNA和蛋白质水平的表达量。通过Transwell实验证实,在过表达ZEB1的胶质瘤细胞A172中,沉默NRCAM将抑制该细胞的侵袭能力。而在敲低ZEB1的胶质瘤细胞T98G中,过表达NRCAM将增加该细胞的侵袭能力。总之,NRCAM在胶质瘤中显著高表达且与患者较差的预后正相关。ZEB1转录上调NRCAM来增加胶质瘤细胞侵袭能力。