ATRA诱导胶质瘤干细胞分化的微环境因素研究

Induced differentiation of glioma stem cells can sensitize the cells to ion irradiation and chemotherapy, and simultaneously deplete the tumor initiating and/or propagating cells pool, which displays a promising future of clinical translation. All-trans retinoic acid (ATRA) is nowadays the only differentiation-inducing pharmaceutical availible clinically. Interestingly, our previous work has shown significant efficacy of ATRA in inducing GSCs differentiation, with a resultant sensitization to irradiation and chemotherapy and reduced tumorigenesis. However, GSCs in vivo reside in a niche comprising, e.g., hypoxia and endothelial cells, both of which are closely related to the stemness phenotypes of GSCs. Thus, the present work is to extend our previous work into further unraveling the potential influence of hypoxia and endothelial cells in the induced differentiation of GSCs by ATRA, thereby aiming at a better differentiation induction control by inhibting the micro-enviromental differention-resistant factors plus to ATRA medication. A more significant reduction in the malignant behavior and treatment -resistance characteristics inherent to GSCs is hopefully to be achieved by the strategy. Meanwhile, the strategy provides a more reasonable rationale for clinical translation by integrating the micro-niche elements in the work，which is closer to the scenario of GSCs differentiation in vivo. Taken together, the current work represents a futher and more delicated work in the field.

通过诱导胶质瘤干细胞（GSCs）的分化，在耗竭肿瘤GSCs储备的同时，分化细胞变得对放、化疗敏感，是具有重要临床应用前景的治疗策略之一。ATRA目前唯一应用于临床的诱导分化药物。我们已有研究发现，ATRA可诱导GSCs的分化，分化后GSCs的干细胞特性降低，对放、化疗敏感性提高，成瘤性降低。然而，GSCs处于复杂的微环境中，包括缺氧和血管内皮细胞两个重要因素，与GSCs干细胞特性密切相关。本课题拟深入研究ATRA诱导GSCs分化过程中，缺氧和血管内皮细胞因素的影响和作用，以期通过联合ATRA、缺氧反应抑制剂和抑制血管内皮细胞三者达到更显著的诱导GSCs分化效应，从而显著降低其恶性行为和对放化疗的抵抗；同时，结合了微环境因素的诱导分化策略，也更接近GSCs的临床生物学特点，为相应研究结果的临床应用和转化奠定基础。是为ATRA诱导GSCs分化的深入和精细化研究。

通过诱导胶质瘤干细胞（ GSCs）的分化，在耗竭肿瘤 GSCs 储备的同时，分化细胞变得对放、化疗敏感，是具有重要临床应用前景的治疗策略之一。全反式维甲酸 （ATRA） 目前唯一应用于临床的诱导分化药物。我们已有研究发现， ATRA 可诱导 GSCs 的分化，分化后 GSCs 的干细胞特性降低，对放、化疗敏感性提高，成瘤性降低。然而，GSCs 处于复杂的微环境中，包括缺氧和血管内皮细胞两个重要因素，与 GSCs 干细胞特性密切相关。本课题拟深入研究 ATRA 诱导 GSCs 分化过程中，缺氧和血管内皮细胞因素的影响和作用；同时，结合了微环境因素的诱导分化策略，也更接近 GSCs 的临床生物学特点，为相应研究结果的临床应用和转化奠定基础。. 在常氧条件下用加入ARTA诱导分化，证实ATRA诱导后GSC-421的干细胞标志物表达降低（P＜0.1），化疗抵抗能力显著减低（P＜0.05）。我们将经缺氧培养的GSC-421在常氧条件下与血管内皮细胞共培养，证实内皮细胞组的GSC表达CD133升高、TMZ抵抗性和自我更新能力亦明显增强（P＜0.05），而未经缺氧处理的GSC在与内皮细胞共培养后，其CD133表达率却被显著抑制（P＜0.1），由此我们推测常氧环境下的内皮细胞仅对经缺氧处理的GSC干细胞特性发挥促进作用，而对一直在常氧环境中生长的GSC则产生相反的效应；分别给予常氧条件下内皮细胞共培养和缺氧处理，GSC的CD133表达率、TMZ抵抗性和自我更新能力均得到显著增强（P＜0.05），而将内皮细胞置于缺氧环境下与GSC进行共培养，我们发现上述两种因素叠加后对GSC的干细胞特性并未产生协同作用，甚至在自我更新能力方面表现为抵消效应，由此推测缺氧环境可削弱内皮细胞对GSC干细胞特性的促进作用。. 实验证实了ATRA 可诱导 GSCs 的分化，分化后 GSCs 的干细胞特性降低，对放、化疗敏感性提高；从标志物表达、化疗抵抗和自我更新能力等方面验证了常氧条件下的内皮细胞对缺氧培养的GSC干细胞特性有显著的促进效应，而对常氧培养的GSC则作用相反；缺氧环境可减弱内皮细胞对GSC干细胞特性的促进作用。综上所述，本研究为相应研究结果的临床应用和转化奠定基础。