《Translational Oncology》：Overcoming the leptomeningeal seeding of medulloblastoma by targeting HSP70
编辑推荐：
髓母细胞瘤(MB)的软脑膜播散(LMS)是预后极差的主要因素，目前缺乏有效疗法。本研究通过建立生理相关的LMS模型，发现播散细胞中HSP70显著上调，其抑制剂VER155008可特异性杀伤LMS细胞，且与异环磷酰胺(ifosfamide)联用展现协同疗效，为克服髓母细胞瘤软脑膜播散提供了新的靶向治疗思路。
在儿童脑肿瘤中，髓母细胞瘤(MB)是最常见的恶性实体瘤。尽管近年来其治疗取得了显著进步，但一个顽固的、通常是致命的难题——软脑膜播散(LMS)——依然严峻。所谓软脑膜播散，是指肿瘤细胞脱落后，沿着包绕大脑和脊髓的脑脊液(CSF)循环通路进行播散种植。大约30%的患儿在确诊时就已存在播散，这极大地恶化了预后。更令人头疼的是，目前我们对驱动肿瘤细胞发生这种“远程旅行”的分子机制知之甚少，而标准的治疗方案，包括高剂量的全脑全脊髓放疗和强化化疗，虽然一定程度上控制病情，却会给孩子带来严重的长期神经认知和全身性损伤。因此，深入理解LMS的生物学特性，并寻找能精准打击这些播散细胞的治疗新靶点，是改善髓母细胞瘤患儿生存质量的关键。
为了回答这个紧迫的临床问题，由Seung Ah Choi、Ji Hoon Phi等人组成的研究团队在《Translational Oncology》上发表了一项开创性研究。他们成功建立了一个能高度模拟人类疾病过程的LMS临床前模型，并从中发现了热休克蛋白70 (HSP70)是播散细胞的“阿喀琉斯之踵”。通过使用其抑制剂VER155008，特别是与化疗药异环磷酰胺联合，在动物模型中有效抑制了软脑膜的肿瘤播散。这项研究不仅为理解髓母细胞瘤播散机制提供了新视角，更指明了一条极具潜力的联合治疗新途径。
研究者们主要运用了几项关键技术来开展这项探索。首先，他们采用了连续原位异种移植 技术，对髓母细胞瘤细胞系进行三轮体内筛选，从而分离出具有稳定播散能力的“播种细胞”(S3)和与之对应的“非播种细胞”(N3)。其次，利用微阵列转录组分析 对比了这两类细胞的基因表达差异，精准定位了关键上调基因。接着，通过一系列体外功能实验（如细胞增殖、迁移、粘附实验）和siRNA基因敲低 验证了靶点的功能重要性。最后，在小动物活体成像 系统的辅助下，他们在建立的LMS小鼠模型中，评估了靶向药物单用及与化疗联用的体内疗效。
研究结果
1. 建立髓母细胞瘤软脑膜播散细胞模型
研究人员通过将人髓母细胞瘤细胞植入免疫缺陷小鼠的小脑，模拟肿瘤原位生长。随后，他们从发生脊髓播散的小鼠中分离出播散细胞，并再次移植到新小鼠体内，如此重复三轮，最终获得了高播散潜能的S3细胞和对应的非播散N3细胞。组织学证实该模型能重现从脑部到脊髓圆锥的广泛软脑膜播散。活体成像显示，S3细胞在体内的播散速度显著快于N3细胞，证实了该模型的有效性。
2. LMS细胞的差异表达基因生物学功能分析
对S3和N3细胞进行转录组测序，发现了2594个差异表达基因。其中，编码HSP70的两个旁系同源基因HSPA1A和HSPA1B是S3细胞中上调最显著的基因。基因本体富集分析显示，这些差异基因显著富集于代谢通路，提示播散细胞为适应脑脊液的苛刻环境发生了代谢重编程。
3. 播种细胞与非播种细胞的表征比较
在表型上，S3细胞表现出独特的生物学行为：其增殖速度慢于N3细胞，迁移能力无差异，但在伤口愈合实验中表现出不同的集体运动模式，且对细胞外基质成分胶原IV的粘附能力显著增强。这表明播散细胞可能更依赖于在特定基质上的锚定存活，而非快速移动。
4. 通过siRNA敲低验证HSP70的依赖性
通过siRNA分别敲低HSPA1A和HSPA1B基因，证实了敲低这些基因能更显著地降低S3细胞的活力，而对N3细胞影响相对较小，从遗传学角度验证了播散细胞对HSP70的功能依赖性。
5. 播种细胞对HSP70抑制的选择性脆弱性
研究人员测试了六种HSP70抑制剂，发现其中VER155008对S3细胞表现出持续且剂量依赖的细胞毒性，且对S3细胞的杀伤效果优于N3细胞。Western blot分析进一步显示，VER155008处理能下调S3细胞中HSP70以及多药耐药蛋白MRP1和MRP2的表达。
6. VER155008与异环磷酰胺在播种细胞中的协同抗肿瘤效应
体外联合用药实验发现，HSP70抑制剂VER155008与异环磷酰胺的活性代谢物4-氢过氧环磷酰胺(4HC)联用，能产生协同抗肿瘤效应。然而，VER155008与顺铂(cisplatin)联用则多表现为拮抗作用。在LMS小鼠模型中的体内实验验证了这一发现：VER155008单药即可显著抑制脑和脊髓的肿瘤负荷；而VER155008与异环磷酰胺联用，能更有效地抑制脊髓的软脑膜播散，展现出比单药或与顺铂联用更好的疗效。
研究结论与意义
本研究通过创新的体内筛选模型，首次成功分离并系统表征了髓母细胞瘤软脑膜播散细胞。研究发现，这些播散细胞为适应脑脊液压力环境，表现出独特的表型和分子特征，其中热休克蛋白HSP70的上调是一个核心事件。HSP70在维持细胞在应激条件下的蛋白质稳态和存活中起关键作用，这可能是播散细胞在营养匮乏的CSF中存活的“生存秘籍”。靶向抑制HSP70（使用VER155008）能选择性杀伤这些播散细胞，并下调其耐药蛋白表达。
更重要的是，研究揭示了靶向治疗与现有化疗方案的协同潜力：VER155008与异环磷酰胺的联合使用，在体外和体内均显示出协同抗肿瘤活性，这为临床治疗提供了一种新的、有理论依据的组合策略。这种策略有望在提高对致命性软脑膜播散疗效的同时，通过降低药物剂量来减少传统强化疗带来的毒副作用。
当然，该研究也存在一定局限，如仅使用了一个细胞系模型，VER155008本身是临床前工具化合物等。但毫无疑问，它开创性地指出了HSP70作为髓母细胞瘤软脑膜播散治疗新靶点的重要价值。未来，进一步在更多模型（包括患者来源模型）中验证此靶点，并开发更具临床转化潜力的HSP70抑制剂，将有望为那些面临软脑膜播散困境的髓母细胞瘤患儿带来新的希望。
