意大利San Raffaele科學院再生醫學及干細胞和基因治療科的科學家，利用Nanopro 1000在Cell Death and Differentiation（IF：10.717）發表文章：The proneural gene ASCL1 governs the transcriptional subgroup affiliation in glioblastoma stem cells by directly repressing the mesenchymal gene NDRG1.

--研究背景--

癌癥干細胞（Cancer Stem Cells, CSCs）:通過自我更新和無限增殖維持著腫瘤細胞群的生命力；通過運動和遷徙能力使腫瘤細胞的轉移成為可能；可以長時間處于休眠狀態并具有多種耐藥分子而對殺傷腫瘤細胞的外界理化因素不敏感。

干細胞（Stem Cells）公認的功能定義是自我更新和產生分化后代的能力，因此對CSCs的定義也要證明這種功能特征：持續的自我更新；持續的增殖；二次移植后產生腫瘤的能力，即可以重述親本腫瘤中存在的細胞異質性。除此之外，CSCs還具有與體干細胞相同的功能：包括組織（或腫瘤）內的頻率，干細胞標志物的表達；以及生成多種譜系子代的能力。
 

膠質母細胞瘤（GBM）是最普遍，最惡性的原發性腦腫瘤，其包含自我更新的致瘤性癌癥干細胞（CSCs），可以促進腫瘤的發生，并且發生治療抗性。正常的干細胞和祖細胞可以參與組織的發育和修復，同樣，CSCs可以促進腫瘤的發展和進行性生長。因此，對控制CSCs的分子機制的研究，對GBM或其它腦癌治療可以提供新型靶向療法的開發方向。

CSCs的調節因素包括：內在調節因子和外部調節因子。

關鍵的內在調節因子包括：基因組成、表觀遺傳、代謝調節。

外在調節因子包括：與微環境的相互作用、生態位因子、免疫系統。

根據腫瘤的基因組成預測臨床過程并提供治療方法，對于提高療效和防止患者過度治療至關重要。這個概念也適用于成膠質細胞瘤（GBM）。多年來，已經根據腫瘤組織學對神經膠質瘤進行了分類，再加上腫瘤分級，來反映腫瘤惡性程度并在一定程度上預測了疾病進程的分類。直到最近，2016年世衛組織腦腫瘤分類將基于異檸檬酸脫氫酶1（IDH1）狀態的GBM遺傳分類納入組織學標準診斷。
 

在可用于GBM的許多多維分子數據中，轉錄特征將GBM分為不同的亞組，即前神經（PN），間充質（MES），經典（CL）/增殖（P）和神經（NL）。鑒于20％的GBM并不是轉錄均質的，而是包含多個屬于不同亞類的細胞群體，基于基因表達的GBM患者分層的臨床意義和實用性仍在爭論中。然而，深入了解GBM的轉錄特征可能有助于鑒定分子介體，這些分子介體不僅有助于增加對GBM發病機理的了解，而且還可以作為診斷，預后和/或預測性標志物納入臨床常規。

通常GBM的進展和復發通常伴隨著向MES分子表型的轉變。但對于從PN到MES過渡（PMT）的機制知之甚少。

--研究內容--

意大利San Raffaele科學研究院再生醫學及干細胞和基因治療科的科學家們研究發現：

ASCL1是PN GBM CSCs的特異性標記物
 

為了鑒定能預測GBM CSCs轉錄亞型的基因標記物，對患者衍生的GBM CSCs系：即L0605，L0306，L0627，L0104，L0512和L0125進行了轉錄組譜分析。并與幾位患者的GBM組織樣本的轉錄譜進行了比較。作為非干性對照，分析了標準的人類神經膠質瘤細胞系（GCL）：即U87，U373，T98G和LN18，以及血清培養的原代GBM系。結果顯示，CSCss與GBM標本的基因表達譜圖非常相似。

為了確定調節GBM分子亞組的分子介體，比較了CSCss和GCLs的全局基因表達譜。其中在CSCss中上調的基因列表中，選擇了排名最靠前的前神經元亞組基因分類器ASCL1，并證實了它在CSCss及其異種移植物中的表達要高于GCL及其相應腫瘤中的表達。且在人的PN亞組中表達的增強。揭示ASCL1是CSCs特定的分子介體，可能在GBM亞組表型中發揮重要作用。

GBM CSCs中的過表達ASCL1促進神經膠質細胞向神經元分化
 

與GFP轉導的模擬對照相比，CSCs系中的ASCL1過表達后，對其細胞的自我更新能力產生負面影響。且ASCL1過表達后，大多數CSCs中的增殖通路pERKThr202/Tyr204和pAKTSer473的激活被大大降低。在增生培養條件下（即存在EGF和FGF2的情況下），過表達ASCL1的CSCs仍會出現典型神經元樣形態：即出現早期的Tuj1和晚期MAP2神經元標記物。同時GFAP-1R星形膠質細胞數量的減少，表明ASCL1的表達通過激活神經元分化并抑制神經膠質細胞而促進了CSCs中的譜系轉換。

ASCL1抑制MES基因NDRG1的表達

通過研究發現，所有PN CSCs都表達ASCL1，而只有一些細胞表達NDRG1。而MES CSCs不表達ASCL1，卻表達非常高水平的NDRG1。且實驗表明NDRG1是MES的基因標記物，為了驗證ASCL1是否可以直接調控NDRG1，通過利用NanoPro 1000檢測發現，過表達ASCL1時，NDRG1及其磷酸化形式pNDRG1Thr346都大大降低。說明ASCL1抑制了NDRG1的表達。且后續實驗證明ASCL1可以與NDRG1的啟動子直接結合。說明ASCL1可以直接調控NDRG1，從而抑制PN GBM向MES表型轉換的進程，為GBM提供了新的治療機會。
 

Nanopro1000蛋白質翻譯后修飾圖譜分析技術，同時檢測蛋白質表達極其翻譯后修飾。

參考文獻：

The proneural gene ASCL1 governs the transcriptional subgroup affiliation in glioblastoma stem cells by directly repressing the mesenchymal gene NDRG1, Cell Death Differ. 2019 Sep;26(9):1813-1831. 

Cancer stem cells in glioblastoma, Genes Dev. 2015 Jun 15;29(12):1203-17.