靶向PRTG的CAR-T細(xì)胞療法為髓母細(xì)胞瘤治療提供新途徑的研究

髓母細(xì)胞瘤是兒童中最常見的惡性腦腫瘤之一，起源于人類胚胎期的后腦。根據(jù)分子特征可將髓母細(xì)胞瘤分為四個(gè)亞型：SHH、WNT、group 3（Gr3-MB）和group 4（Gr4-MB）。其中，Gr3-MB亞型預(yù)后較差，在診斷時(shí)頻繁出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，但其背后的細(xì)胞和分子機(jī)制尚不明確。

在一項(xiàng)新研究中，多倫多病童醫(yī)院、匹茲堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員從人類胚胎后腦中鑒定出一個(gè)干細(xì)胞樣群體，該細(xì)胞群體啟動(dòng)并維持了Gr3-MB腫瘤。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《Cell》雜志上，有望為Gr3-MB患者的治療帶來新途徑。

圖片來源：《Cell》
（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38971152/）

研究材料與方法
研究人員對(duì)6例Gr3-MB患者的腫瘤樣本進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq），并與四周齡人類胚胎的后腦細(xì)胞對(duì)比，以確定腫瘤細(xì)胞與胚胎細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄相似性。他們通過流式分選PRTG^+ve和PRTG^-ve細(xì)胞，通過體外集落形成實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)移植實(shí)驗(yàn)（其中Prtg-cre小鼠由賽業(yè)生物提供）來驗(yàn)證PRTG^+ve細(xì)胞的腫瘤起始能力。此外，他們還構(gòu)建PRTG啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的白喉毒素受體（DTR）系統(tǒng)，并通過PRTG單克隆抗體和靶向PRTG的CAR-T細(xì)胞在小鼠模型中評(píng)估治療效果。

技術(shù)路線
01 通過scRNA-seq對(duì)比Gr3-MB腫瘤和人類胚胎后腦細(xì)胞，確定PRTG^+ve干細(xì)胞為潛在起源
02 闡明PRTG^+ve細(xì)胞與CD34⁺內(nèi)皮細(xì)胞形成的神經(jīng)血管微環(huán)境對(duì)腫瘤維持的作用
03 利用DTR系統(tǒng)、單克隆抗體及CAR-T細(xì)胞，在動(dòng)物模型中驗(yàn)證靶向PRTG^+ve細(xì)胞或其微環(huán)境的治療效果

研究結(jié)果
1 PRTG^+ve干細(xì)胞是Gr3-MB的起始細(xì)胞/譜系
為了確定Gr3-MB層次結(jié)構(gòu)頂部的細(xì)胞，研究人員對(duì)Gr3-MB患者的腫瘤樣本進(jìn)行scRNA-seq，并鑒定出九種不同的轉(zhuǎn)錄特征。他們隨后分析了四周齡（CS12）人類胚胎后腦的譜系層次結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)PRTG^+ve/SOX2^+ve干細(xì)胞位于頂部，PRTG是一種可以抑制神經(jīng)元分化的跨膜蛋白。

人類大腦發(fā)育，包括菱形唇（RL）的空間分區(qū)，與其他哺乳動(dòng)物有顯著差異。人類菱形唇在人類胚胎發(fā)育過程中會(huì)形成含有SOX2^+ve干細(xì)胞的腦室區(qū)（RL^VZ）以及含有Ki67^+ve祖細(xì)胞的腦室下區(qū)（RL^SVZ），且兩者之間存在人類特有的中間血管叢（IVP）。他們發(fā)現(xiàn)，PRTG^+ve細(xì)胞定位在菱形唇的RL^VZ，表現(xiàn)出MYC高表達(dá)和NESTIN低表達(dá)。

將Gr3-MB腫瘤的scRNA-seq聚類結(jié)果與人類后腦進(jìn)行比較，研究人員發(fā)現(xiàn)大多數(shù)Gr3-MB細(xì)胞屬于神經(jīng)祖細(xì)胞譜系。然而，一小部分細(xì)胞對(duì)應(yīng)于早期神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）譜系，包括表達(dá)PRTG和SOX2。PRTG在Gr3γ腫瘤中表達(dá)最高，該亞型通常伴有MYC擴(kuò)增、高轉(zhuǎn)移率和預(yù)后不良（圖1）。這些數(shù)據(jù)表明，胚胎后腦中的PRTG^+ve/SOX2^+ve/MYC^high/NESTIN^low細(xì)胞可能是Gr3-MB的起始細(xì)胞。

Gr3-MB中的少數(shù)細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄上類似胚胎后腦中的干細(xì)胞^[1]

為了驗(yàn)證PRTG^+ve干細(xì)胞是Gr3-MB的起始細(xì)胞的假設(shè)，研究人員從E9.5 Prtg^eGFP或Prtg-cre小鼠（由賽業(yè)生物提供）的后腦中分離出Prtg^+ve細(xì)胞，然后與Gr3-MB致癌畸變或?qū)φ栈�變一起注射到NSG小鼠的小腦中。他們發(fā)現(xiàn)，小鼠小腦中的Prtg^+ve細(xì)胞經(jīng)MYC激活和Tp53沉默后，可在小鼠中形成類似Gr3-MB的腫瘤。這些結(jié)果支持了之前的假設(shè)，即人類孕早期后腦發(fā)育中的PRTG^+ve干細(xì)胞是Gr3-MB的起始細(xì)胞/譜系。

2 神經(jīng)血管生態(tài)位驅(qū)動(dòng)Gr3-MB腫瘤維持
在正常人類胚胎RL^VZ中，PRTG^+ve細(xì)胞生長(zhǎng)在中間血管叢附近，緊鄰著CD34⁺細(xì)胞。在Gr3-MB腫瘤中，PRTG^+VE細(xì)胞呈現(xiàn)聚集性分布，被豐富的腫瘤血管包圍，而在Gr4-MB腫瘤中未觀察到這種現(xiàn)象（圖2）。在正常人類RL^VZ和Gr3-MB中，PRTG^+VE細(xì)胞均與CD34^+VE未成熟血管相鄰，表明血管周圍的生態(tài)位支持干細(xì)胞維持。
 

正常和惡性PRTG^+ve細(xì)胞駐留在血管周圍的生態(tài)位^[1]

 PRTG^+ve細(xì)胞啟動(dòng)并維持了Gr3-MB腫瘤^[1]

這項(xiàng)研究證實(shí)，Gr3-MB起源于人類胚胎早期菱形唇腦室區(qū)的PRTG^+ve細(xì)胞，這些細(xì)胞依賴與CD34⁺內(nèi)皮細(xì)胞形成的神經(jīng)血管生態(tài)位來維持惡性表型（圖3）。靶向PRTG^+ve細(xì)胞或其微環(huán)境的策略（如CAR-T細(xì)胞或單克隆抗體）在動(dòng)物模型中顯示出明顯的療效，為臨床治療Gr3-MB提供了潛在的靶點(diǎn)和方法。未來需要進(jìn)一步驗(yàn)證這些策略在人類患者中的安全性和有效性。

參考文獻(xiàn)：
[1]Visvanathan A, Saulnier O, Chen C, et al. Early rhombic lip Protogenin+ve stem cells in a human-specific neurovascular niche initiate and maintain group 3 medulloblastoma. Cell. 2024 Aug 22;187(17): 4733-4750.e26. doi: 10.1016/j.cell.2024.06.011.