《Frontiers in Cellular Neuroscience》：Modeling pediatric brain tumors with human stem cells
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本综述系统阐述了人类干细胞模型（包括iPSC、ESC及3D类器官）在模拟儿童脑肿瘤（如高级别胶质瘤、髓母细胞瘤等）中的前沿应用。文章重点分析了这些模型如何通过基因编辑技术（如CRISPR）在特定发育谱系中重现肿瘤发生机制，并强调了其在解析表观遗传调控（如H3.3K27M突变）、靶向药物筛选及肿瘤微环境模拟方面的独特优势，为神经肿瘤学研究提供了更贴近人类生物学特性的平台。
引言
中枢神经系统（CNS）肿瘤是儿童癌症相关死亡的主因，其病理异质性与发育程序紊乱密切相关。传统模型（如小鼠模型和肿瘤细胞系）在模拟人类特异性生物学、肿瘤微环境及表观遗传动态方面存在局限。人类干细胞技术的突破——尤其是诱导多能干细胞（iPSC）和胚胎干细胞（ESC）的分化潜能——为在人类发育背景下重建肿瘤发生提供了新途径。
传统脑肿瘤模型及其局限
早期模型依赖致癌物诱导或异种移植，但存在物种差异大、免疫缺陷宿主干扰及肿瘤特性偏移等问题。转基因小鼠模型（GEMM）虽能精准操控基因，却难以模拟人类特有的脑结构（如外层脑室下区扩展）和细胞类型（如玫瑰果神经元）。传统细胞系则因基因组不稳定性和分化状态限制，无法捕捉肿瘤异质性与发育早期事件。
人类干细胞建模的优势
神经上皮干细胞（NES）作为CNS发育的基石，可在体外分化为放射状胶质细胞等前体，为模拟肿瘤细胞起源提供理想平台。干细胞模型能长期自我更新，重现低级别肿瘤的渐进性突变积累，其表观遗传特征更接近患者肿瘤。此外，癌症干细胞（CSC）与神经干细胞（NSC）的关联性提示干细胞模型可用于研究肿瘤复发和耐药机制。
三维类器官系统
3D类器官技术通过非引导或区域化分化协议，构建包含多种神经细胞的微型脑组织。肿瘤类器官（Tumor-organoid）通过共培养患者肿瘤组织与iPSC，保留原肿瘤的组织学和药物反应特性。例如，融合微胶质细胞或血管细胞的类器官能模拟肿瘤-免疫相互作用，揭示微环境对浸润行为的影响。此类模型在重现人类特异性发育轨迹和空间结构方面远超2D培养。
人类干细胞模型在儿童脑肿瘤中的应用
高级别胶质瘤（pHGG）：ESC模型引入PDGFRA、p53和H3.3K27M突变后，在脑干前体细胞中形成弥漫性中线胶质瘤（DMG），并显示放射抗性；而G34R突变则需在腹侧前脑细胞中协同MYCN过表达才能诱发肿瘤。iPSC模型进一步证实H3.3K27M突变在神经干细胞中具有致癌性，且PDGFRA共突变可增强浸润性。3D共培养模型还揭示了微胶质细胞促进肿瘤侵袭的机制。
低级别胶质瘤（LGG）：MAPK通路突变（如BRAF V600E）在神经前体细胞中可诱导肿瘤，但成熟星形胶质细胞通过分泌Cxcl10抑制生长。IDH1 R132H突变联合p53缺失会阻碍分化，而SOX2过表达可逆转此表型，提示分化停滞是LGG发生的关键。
髓母细胞瘤：SHH亚型模型利用Gorlin综合征患者的PTCH1突变iPSC，结合MYCN过表达，在小鼠中形成高侵袭性肿瘤；Group 3亚型则依赖c-MYC与GFI1/OTX2共突变在类器官中阻断小脑分化。研究表明，发育阶段与谱系特异性共同决定肿瘤亚型。
室管膜瘤及其他罕见肿瘤：目前模型多依赖患者来源的肿瘤球，但3D支架培养可维持纤毛相关基因表达。ATRT模型发现SMARCB1缺失在多能态细胞中才能诱发典型横纹肌样形态。松果体肿瘤、生殖细胞肿瘤等尚缺干细胞模型，但类器官共培养技术为模拟其微环境提供可能。
当前局限与未来方向
干细胞模型仍面临微环境复杂性不足、突变引入非时序性、批次差异等挑战。未来可通过生物工程策略突破：微流体设备调控空间信号梯度，低氧培养模拟体内氧压，3D生物打印构建多细胞组织结构。结合单细胞多组学分析，这些技术将深化对肿瘤进化与异质性的理解。
结论
人类干细胞模型通过整合遗传编辑、发育生物学和微环境模拟，为儿童脑肿瘤研究提供了不可替代的人类背景平台。其在揭示肿瘤起源、驱动通路及精准治疗开发方面展现出广阔前景，有望加速临床转化进程。
