胶质母细胞瘤治疗诊断的新前沿肿瘤微环境可视化
最近，由核医学医师、Severance 医院 YUN Mijin 教授领导的韩国研究小组与基础科学研究所 (IBS) 认知与社会中心主任 C. Justin LEE 合作，取得了一项新发现，可以彻底改变胶质母细胞瘤的诊断和治疗。研究小组展示了一种机制，大脑中的星形胶质细胞吸收高水平的醋酸盐，从而将它们变成危险的反应性星形胶质细胞。然后他们进一步开发了一种新的成像技术，利用这种机制来直接观察肿瘤微环境。
多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是最具侵袭性的脑癌类型，中位总生存期 (OS) 约为 15 个月，占原发性恶性脑肿瘤的大部分。GBM 的标志特征之一是肿瘤微环境 (TME) 的形成。TME 包含多种细胞类型，包括癌症干细胞和非肿瘤细胞，例如星形胶质细胞。
在 TME 中，星形胶质细胞发生反应性星形胶质细胞增生，导致胶质母细胞瘤的增殖、侵袭和耐药性。一般来说，胶质母细胞瘤通常通过全切除术切除肿瘤来治疗，磁共振成像(MRI)主要用于术前定位。
已知这些反应性星形胶质细胞过度代谢乙酸盐，这使得它们可以通过放射性同位素成像轻松追踪。为了实现这一目的，Yun和Lee的研究小组引入了使用碳11醋酸盐(11 C-acetate)作为正电子发射断层扫描(PET)的探针。今年早些时候，他们提出了一项研究，使用11 C-乙酸 PET 成像来可视化阿尔茨海默病患者的反应性星形胶质细胞。这一次，Yun 的团队冒险将相同的方法应用于胶质母细胞瘤。
与其他癌症相比，这种方法在追踪胶质母细胞瘤时特别有用。11 C-乙酸盐放射性示踪剂通常用于对过度摄取乙酸盐的细胞(例如肿瘤细胞)进行成像。对于胶质母细胞瘤，TME 中的反应性星形胶质细胞以及肿瘤本身都会摄取乙酸盐，这使得 PET 成像能够跟踪和区分癌症的两种成分。(图 1A 至 1D)。
该论文的第一作者之一、核医学医师 KIM Dongwoo 表示：“ 11 C-乙酸 PET PET 成像已被证明是诊断和确定胶质母细胞瘤手术切除区域的有效技术，具有重要的临床价值。”
研究小组进一步研究是否可以利用醋酸盐代谢特征来达到治疗目的。众所周知，神经胶质瘤细胞会独占葡萄糖，这使得肿瘤环境中除了神经胶质瘤细胞之外没有太多葡萄糖。然后，TME 成分(例如反应性星形胶质细胞)被迫利用神经胶质瘤细胞中的乙酸盐来获取能量。
星形胶质细胞通过称为单羧酸转运蛋白 1 (MCT1) 的通道摄取乙酸盐(图 1E)。当星形胶质细胞摄入过多的乙酸盐时，会导致一种称为反应性星形细胞增多症的病症(见图 1F 至 1G)。在小鼠胶质母细胞瘤模型的实验中，抑制反应性星形细胞增多或阻断 MCT1 的表达可将肿瘤微环境中的醋酸盐摄取恢复至正常水平(图 2A 至 2D)。
YUN Mijin 博士评论道：“我们证明反应性星形胶质细胞可能是胶质母细胞瘤的一个很好的治疗靶点，”并补充道，“将治疗方法和 PET 成像与11 C-乙酸盐作为放射性示踪剂相结合，在‘治疗诊断’方面具有重要意义。 + 诊断)'。”
此外，Yun 和 Lee 的团队发现，当通过11 C-醋酸 PET 成像识别的 TME 区域比通过 MRI 识别的肿瘤区域更大时，胶质母细胞瘤患者的预后较差。这一发现强调了 TME 在胶质母细胞瘤患者预后中的关键作用。
研究人员强调了由反应性星形胶质细胞和癌症干细胞组成的 TME 成分在肿瘤进展和转移中的重要性。他们强调，通过外科手术成功去除这些成分对于成功切除肿瘤至关重要(图3A至3E)。
C. Justin LEE主任表示：“除了肿瘤细胞和周围的反应性星形胶质细胞之外，还需要进行后续的宏观研究，以探索构成TME的癌症干细胞和周围的神经元如何相互影响。”
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