外泌体源性miR-377-PAK1/LIMK1信号轴介导IDH1基因突变型神经胶质瘤位置偏好性的分子机理研究

Early diagnosis and early treatment is the key to improve the survival of glioma . We found that early asymptomatic gliomas mostly harbor isocitrate dehydrogenase 1 (IDH1) mutation. Our early studies revealed that IDH1 mutant glioma prefer to the insular location, the exploration of IDH1 mutant glioma location-preference is helpful to discover early cancer markers, we hypothesized that cell migration is attenuated in IDH1 mutated neural stem cells (NSC) /neural progenitor cells (NPC) which might result from downregulation of PAK1/ LIMK1 by the exsomal miR-377. In the present study, we will introduce the IDH1 R132H into NSC/ NPC to explore the effect of IDH1 mutation on migration and distribution of NSC/ NPC along with the changes of exsomal miR-377 / PAK1 /LIMK1 signaling pathway. These hypotheses will be also investigated in fetal rat modle. Finally, its diagnostic value will be verified by clinical analysis. Our study will focus on the underlying mechanism of IDH1 mutant glioma location preference and confirm the cell origin of IDH1 mutant glioma, it will lay a good foundation for the study on the oncogenesis of IDH1 mutated glioma and help non-invasive early diagnosis for glioma.

如何早诊、继而早治是提高胶质瘤生存率的关键问题。我们前期研究发现早期无症状胶质瘤大多具有异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)突变,并且IDH1突变胶质瘤具有岛叶位置偏好性,开展相关分子机制研究将有助于发现新的胶质瘤分子靶标。基于预实验证据，我们推测其位置偏好性可能和神经干/前体细胞（NSC/NPC）IDH1突变后迁移能力减弱有关, 而IDH1突变NSC/NPC的外泌体中miR-377升高,继而调控其下游PAK1/ LIMK1通路可能为其作用机制。本项目拟在细胞和动物模型上,借助多种技术手段系统研究揭示NSC/NPC细胞中引入IDH1突变后,外泌体来源miR-377/ PAK1/ LIMK1通路变化以及对细胞迁移和位置分布的影响和分子机制，并通过临床标本验证miR-377诊断价值。本研究的成功实施将有助于发现IDH1突变胶质瘤的起源相关分子机制和建立胶质瘤的无创早期诊断。

本课题的主要目标是通过探讨IDH1突变胶质瘤位置偏好性的分子机制，从而进一步发现IDH1突变胶质瘤的临床特征和分子标志物，从而有助于此类胶质瘤的早诊、继而早治。我们前期研究发现早期无症状胶质瘤大多具有异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)突变,并且IDH1突变胶质瘤具有岛叶位置偏好性并且具有独特的影像学特征，基于预实验证据，我们在本课题中推测其位置偏好性可能和神经干/前体细胞（NSC/NPC）IDH1突变后迁移能力减弱有关, 发现IDH1突变NSC/NPC的外泌体中miR-377升高,能够调控其下游PAK1/ LIMK1通路可能为其作用机制。 我们已经按照计划书计划在体外细胞水平，完成了外泌体miR-377/PAK1/ LIMK1 信号通路对NSC/NPC迁移及其生物属性的影响验证。在前期细胞基础上， 我们在临床试验中进一步证实了mir-377的IDH1突变胶质瘤中的相关性， 结合IDH1突变的特征以及IDH1 突变分子生物学的特征，我们建立基于mir-377及其相应分子生物学特征的个性化治疗岛叶胶质瘤策略，最大程度手术切除是目前胶质瘤手术治疗的基本策略。然而，在临床治疗中，较大范围的手术切除程度往往带来脑功能的损伤，特别是岛叶胶质瘤位于功能区，手术致残率较高，对于术前高mir-377者，结合我们开发的术前评分系统，我们术前预测该岛叶胶质瘤可能为IDH1突变状态，因此对高评分者，我们不追求最大程度的手术程度，而以功能保护为主，该个性化手术策略是我们课题组课题“脑胶质瘤综合治疗新策略及其分子相关机制研究”的一个重要内容，该项目于2019年获得上海市抗癌协会科技进步二等奖。另外，我们进一步探索了基于异柠檬酸脱氢酶（IDH）1/ 2以及端粒酶逆转录酶（TERT）突变状态的分子状态在胶质瘤免疫治疗中的预测和预后价值，相关内容已经发布SCI论文一篇（ Cancer Immunol Immunother 2018; 67(11):1777-1788），本项目 还需要进一步证实IDH1突变NSC/NPC的在动物体内的增殖分化及迁移并成瘤情况。另外， 基于mir-377的前瞻性临床试验还在进行中，其主要研究成果有望在1-2年内发表。