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本研究的主要作者包括Aimée du Chatelier、Michaël H. Meel、Arvid I. Das等,研究团队来自多个机构,包括荷兰的Princess Máxima Center for Pediatric Oncology、阿姆斯特丹大学医学中心、美国加州大学旧金山分校等。该研究于2022年5月24日发表在期刊《Neuro-Oncology Advances》上,卷号为4(1),页码范围1-12。
本研究聚焦于弥漫性中线胶质瘤(Diffuse Midline Glioma, DMG),这是一种高度恶性的儿童脑肿瘤,目前缺乏有效的治疗手段。DMG通常发生在大脑的中线结构,如丘脑和脑干,由于其位置关键且侵袭性强,患者的预后极差,中位生存期仅为11个月,5年生存率低于1%。近年来,国际协作研究发现了DMG中的一些致癌突变,尤其是组蛋白3(Histone 3)第27位赖氨酸被甲硫氨酸取代的突变(H3K27M),这一突变在DMG中非常常见。尽管对DMG的分子基础有了更深入的理解,但开发有效治疗方法仍是儿科神经肿瘤学领域的一大挑战。
免疫疗法在过去二十年中取得了显著进展,并在一些难治性肿瘤中显示出潜力。然而,DMG的免疫微环境(Tumor Immune Microenvironment, TIME)中缺乏免疫细胞浸润,尤其是T淋巴细胞和NK细胞的缺乏,这使得免疫疗法在DMG中的应用受到限制。因此,开发能够准确反映DMG患者遗传、解剖和病理特征的免疫活性动物模型,对于推动DMG的临床前免疫治疗研究至关重要。
本研究的主要目标是开发一种能够生成免疫活性同种异体移植小鼠模型的方法,以模拟人类DMG的病理特征和免疫微环境。研究流程包括以下几个步骤:
建立原代DMG小鼠模型
研究人员通过脑干靶向子宫内电穿孔(Intra-Uterine Electroporation, IUE)技术,将DMG亚型特异性突变引入C57BL/6小鼠胚胎的脑干,从而生成原代DMG小鼠模型。这些模型包括组蛋白3野生型(H3WT)、H3.3K27M突变型和H3.1K27M突变型三种基因型。
建立原代肿瘤细胞系
从原代DMG小鼠模型中提取肿瘤组织,通过单细胞分离和培养,建立了多个原代肿瘤细胞系。这些细胞系被用于后续的同种异体移植实验。
同种异体移植模型的建立
研究人员将原代肿瘤细胞系原位植入同基因型小鼠的脑干,生成次级DMG肿瘤模型。通过免疫组织化学、免疫荧光、质谱流式细胞术和细胞活力测定等方法,验证这些小鼠肿瘤是否能够重现人类DMG的病理特征。
免疫微环境的分析
研究人员通过质谱流式细胞术和免疫组织化学技术,分析了原代和次级DMG肿瘤模型中的免疫微环境,特别是髓系细胞、T淋巴细胞和NK细胞的浸润情况。
药物敏感性测试
研究人员测试了这些DMG肿瘤细胞对组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDAC抑制剂)的敏感性,并与患者来源的DMG细胞进行了比较。
原代和次级DMG模型的建立
研究人员成功建立了三种基因型(H3WT、H3.3K27M和H3.1K27M)的原代和次级DMG小鼠模型。这些模型重现了人类DMG的病理特征,包括弥漫性浸润性生长、核异型性和细胞多形性。
免疫微环境的特征
质谱流式细胞术和免疫组织化学分析显示,这些DMG肿瘤模型的免疫微环境与人类DMG相似,主要表现为髓系细胞(如小胶质细胞和巨噬细胞)的显著浸润,而T淋巴细胞和NK细胞的浸润非常有限。
药物敏感性
实验结果表明,这些小鼠DMG肿瘤细胞对HDAC抑制剂的敏感性与患者来源的DMG细胞相似,进一步验证了这些模型的可靠性。
本研究成功开发了一种生成免疫活性同种异体移植小鼠模型的方法,这些模型能够准确反映人类DMG的病理特征、免疫微环境和药物敏感性。这一平台为未来的临床前研究提供了重要的工具,特别是为DMG的免疫治疗研究奠定了基础。
创新性方法
本研究首次通过脑干靶向子宫内电穿孔技术生成原代DMG小鼠模型,并结合同种异体移植技术,建立了能够模拟人类DMG病理特征和免疫微环境的次级肿瘤模型。
免疫活性模型的开发
与传统的免疫缺陷小鼠模型不同,本研究开发的模型具有完整的免疫系统,能够更好地用于免疫治疗研究。
药物敏感性验证
通过HDAC抑制剂的敏感性测试,验证了这些模型在药物筛选中的可靠性,为未来DMG的治疗策略提供了新的研究方向。
本研究还详细描述了DMG的免疫微环境特征,特别是髓系细胞在肿瘤进展中的作用。此外,研究人员还探讨了不同DMG亚型在肿瘤形成和进展中的差异,为进一步研究DMG的分子机制提供了重要线索。
这项研究为DMG的临床前研究提供了重要的实验工具,并为开发新的治疗策略奠定了坚实的基础。