CD40信号促进脑胶质瘤干细胞向内皮细胞分化形成肿瘤新生血管的作用及机制

Glioblastoma(GBM) is among the most aggressive and highly angiogenetic malignancy of human cancers. The mechchanisms of angiogenesis and the orgin of tumor endothelial cells remian poorly defined, which limited the application of anti-angiogenesis therapy of tumor. Very recent research showed that glioma stem-like cells give rise to tumor endothelium. Interaction and mutual support between tumor cells and microvessels inside stem cell vascular niche contribute to immune escape of tumor. In our previously study, we have established a CD133+ glioma stem cell line expressing high level of CD40 which was proved to be crucial in agiogenesis of glioma. To further explore the mechanism of tumor stem cell differentiation into endothelial progenitor, our research is to focus on CD40, a very important proangiogensis factor in tumor microenvironment and its biofunction on glioma stem cells. To investigate the function of CD40 signaling on the formation of abnormal vasculature, the following experiments should be inclued: the role of CD40 signaling on differentiation of glioma stem cells to endothelial progenitors; on secretion of proangiogensis factors promoting agiogenesis of glioma. Through signal pathway investigation, some crucial molecules on the pathway should be selected as key regulatory targets. On the basis of in vitro study, the function of CD40 signaling should be further testified by xenograft animal model. In summary, our project is to describe a new mechanism for tumor vasculogenesis and may provide new insight into the treatment of anti-angiogenesis of glioma.

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，易复发、预后差与其浸润性生长依赖新生血管形成密切相关。最新研究显示：肿瘤干细胞是肿瘤新生血管的重要来源。课题组前期工作建立了一株干细胞样胶质瘤细胞株，发现通过激发其表达的CD40分子，可促进肿瘤血管形成，但确切的机制尚待研究。鉴此，本项目以肿瘤微环境中重要的促血管因子CD40为切入点，以胶质瘤干细胞为研究对象，从分子、细胞和动物实验等多个层面开展：一方面，探讨CD40信号如何参与胶质瘤干细胞向内皮祖细胞分化，并通过刺激何种促血管因子分泌促进肿瘤微血管新生，阐明CD40信号在胶质瘤新生血管形成中的作用；另一方面，通过胶质瘤干细胞内CD40信号转导通路的研究，揭示CD40信号调节胶质瘤干细胞向内皮细胞分化的内在机制，筛选关键分子作为靶向治疗的候选靶点；在此基础上，利用小鼠荷瘤模型实验性治疗并验证体外实验结果，以期为靶向肿瘤干细胞的抗血管治疗提供新思路。

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤。肿瘤干细胞是肿瘤发生、发展、转移和复发的根源。但是，肿瘤干细胞的调控机制尚未完全阐明。最新研究显示：肿瘤干细胞是肿瘤新生血管的重要来源。本项目以肿瘤微环境中重要的促血管因子CD40为切入点，以胶质瘤干细胞为研究对象，探讨CD40信号如何参与胶质瘤干细胞向内皮祖细胞分化，并通过刺激何种促血管因子分泌促进肿瘤微血管新生，阐明CD40信号在胶质瘤新生血管形成中的作用；在此基础上，利用小鼠荷瘤模型验证体外实验结果，以期为靶向肿瘤干细胞的抗血管治疗提供新思路。.项目完成情况：本研究按时按计划顺利完成课题设计是制定的研究目标.1. 通过对不同级别脑胶质瘤肿瘤标本免疫组化法检测，证实CD40分子表达和与脑胶质瘤恶性程度的密切相关，提示CD40分子在脑胶质瘤发生发展中的意义。.2.从高度恶性脑胶质瘤患者肿瘤组织中，分离培养成功高表达CD133分子的肿瘤干细胞样细胞株。 研究发现肿瘤微环境上调CD133+肿瘤干细胞表面CD40信号，CD40信号能促进VEGF、IL-6、TGF-β分泌，上调趋化因子、负性共刺激分子和抗凋亡基因表达，促进肿瘤干细胞侵袭性生长、免疫逃逸和化疗耐受。.3. 肿瘤干细胞具有多向分化潜能, 在内皮细胞培养体系中能向血管内皮细胞分化 。 本实验体外3D培养实验进一步证实, CD40信号能促进肿瘤干细胞向内皮细胞分化, 与对照组相比，CD40L刺激组血管形态更完整，官腔形成率高。血管功能实验显示，CD40信号能促进内皮细胞低密度脂蛋白吸收，肿瘤干细胞分化所成的血管组织具有正常血管功能。.4. 裸鼠动物模型证实CD40信号能促进肿瘤干细胞向内皮细胞转化, 促进血管生成。下调CD40信号能抑制肿瘤血管生成，抑制肿瘤的生长。.科学意义：本研究提出肿瘤微环境尤其是炎症因子CD40对肿瘤干细胞向血管内皮细胞的分化的作用，从肿瘤微环境中寻找影响肿瘤干细胞生物学行为的关键分子，对肿瘤干细胞的发生、发展和转归的理论具有重要意义，也为靶向肿瘤干细胞的肿瘤治疗带来新的希望。