IF50.5｜轴突损伤是胶质母细胞瘤进展的可靶向驱动因素

早期胶质瘤细胞在白质中诱导轴突损伤，触发Wallerian变性，进而促进肿瘤进展。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

胶质母细胞瘤（GBM）是最常见且高度恶性的原发性脑癌，中位生存期仅12-18个月。由于诊断时多为晚期，研究多集中于晚期肿瘤的分子异质性、免疫抑制和治疗抵抗，而对早期阶段了解甚少。已有研究表明，GBM可能起源于脑室下区（SVZ）的神经干细胞（NSC）或少突胶质前体细胞（OPC），这些细胞在获得驱动突变后离开神经生境，在远端形成肿瘤。然而，远端微环境中促进肿瘤进展的因素尚不明确。癌症神经科学领域已发现神经元活动可调节胶质瘤增殖、侵袭和治疗抵抗，但神经元损伤在胶质瘤发生中的作用未被探索。

科学问题

卡在哪里： 既往研究多关注晚期GBM，对早期阶段肿瘤细胞与微环境的互作机制缺乏了解。特别是，轴突损伤是否在胶质瘤发生早期出现、由何种机制介导、是否具有功能性驱动作用，以及能否作为治疗靶点，均属未知。

本文要回答： 本研究旨在探究早期胶质瘤细胞是否诱导轴突损伤，揭示其分子机制，并验证靶向该损伤通路能否抑制肿瘤进展。

技术路线

作者主要用了：空间转录组、单细胞RNA测序、流式细胞术、免疫荧光、电镜、原子力显微镜、小鼠模型。

作者首先利用体细胞小鼠GBM模型（npp模型）进行时间进程分析，发现早期肿瘤细胞优先定植于白质（WM）。随后，通过空间转录组（ST）分析患者来源异种移植（PDX）模型，比较早期和终末期肿瘤中WM与灰质（GM）的微环境转录组差异，发现轴突损伤相关信号在早期即上调。进一步在Thy1-YFP报告小鼠中验证轴突损伤的发生，并通过Sarm1基因敲除小鼠和轴突切断实验，证实Wallerian变性（WD）在肿瘤进展中的因果作用。最后，通过单细胞RNA测序和功能实验，揭示SARM1缺失对肿瘤细胞状态和微环境的影响。

图 1　Fig. 1。图1显示npp肿瘤发展的时间进程。tdTomato+肿瘤细胞（红色）在早期和中期主要位于MBP+白质（青色）区域，而灰质中较少；晚期和终末期肿瘤细胞更多出现在灰质，白质结构破坏。定量分析显示早期白质中肿瘤细胞比例显著高于灰质，随时间差异缩小。

核心亮点

亮点 1｜早期肿瘤细胞优先定植于白质

在npp小鼠模型中，早期（<8周）和中期（8-12周）肿瘤细胞主要定位于白质（MBP+区域），而灰质中较少。随着肿瘤进展，白质偏好逐渐消失，终末期肿瘤细胞更多出现在灰质，并伴随广泛髓鞘破坏。肿瘤细胞增殖率在早期较低（约1-2%），晚期急剧升高（约15%），且增殖率在白质和灰质间无差异。PDX模型中也观察到类似的白质趋向性，提示该现象在人和小鼠中保守。

图 2　Fig. 2。图2展示空间转录组分析。a部分显示正常脑和PDX模型早期及终末期的H&E染色及髓鞘基因高/低表达spots的标注。b部分热图显示五个k-means聚类中，与伤口愈合和ECM组织相关的基因在早期肿瘤白质中上调，而髓鞘化相关基因下调。

亮点 2｜轴突损伤是早期事件且由机械压迫引起

在Thy1-YFP报告小鼠中，YFP荧光强度（反映轴突完整性）在中期肿瘤中开始下降，晚期达到最低，且与肿瘤细胞密度呈负相关。超分辨成像显示肿瘤浸润的白质束中存在轴突肿胀、空泡化、线粒体积聚等损伤特征，且这些损伤几乎总是紧邻肿瘤细胞或其突起。原子力显微镜测量显示肿瘤浸润的白质区域硬度显著增加，机械信号通路激活，表明轴突损伤可能由肿瘤细胞引起的机械压迫所致。

图 3　Fig. 3。图3展示Thy1-YFP小鼠中轴突损伤的检测。a部分荧光图像显示肿瘤侧白质中YFP信号丢失（箭头指示高浸润区域）。b部分定量显示YFP平均荧光强度在中期开始下降，晚期最低。c-e部分电镜图像显示肿瘤浸润白质中轴突肿胀、空泡化等退行性特征，但髓鞘g-ratio正常，提示无脱髓鞘。

亮点 3｜Wallerian变性驱动肿瘤进展且依赖SARM1

在Sarm1−/−小鼠中，肿瘤诱导的轴突损伤显著减轻，表明Wallerian变性是轴突丢失的主要机制。通过手术切断胼胝体轴突诱导Wallerian变性，发现早期和中期WT肿瘤的增殖和神经炎症显著增加，而Sarm1−/−肿瘤无此反应。晚期肿瘤对损伤无反应，提示该机制主要在潜伏期起作用。AAV介导的神经元特异性SARM1显性负性突变体表达也阻断了损伤诱导的进展，排除了非神经元SARM1的作用。

图 4　Fig. 4。图4展示轴突切断实验。a部分为实验设计示意图。b部分代表性图像显示WT小鼠在中期肿瘤阶段接受损伤后，EdU+肿瘤细胞（灰色）增加。c部分定量显示WT小鼠在早期和中期损伤后肿瘤增殖增加，而Sarm1−/−小鼠无变化。d-f部分显示损伤诱导的星形胶质细胞和小胶质细胞激活在WT中增加，在Sarm1−/−中减弱。

亮点 4｜SARM1缺失延缓肿瘤进展并改善生存

终末期Sarm1−/−肿瘤较WT更弥漫，肿瘤细胞密度更低，但面积更大。单细胞RNA测序显示Sarm1−/−肿瘤中NPC样细胞比例增加，MES样细胞减少，微环境中内皮细胞、周细胞和炎症性胶质细胞减少，血管生成相关信号下调。Sarm1−/−小鼠生存期显著延长（中位生存期21周 vs 18周），且运动功能保持接近正常水平。在独立的CRISPR敲除小鼠模型中重复了这些表型，证实了SARM1的特异性作用。

图 5　Fig. 5。图5展示终末期肿瘤表型。a部分代表性图像显示WT肿瘤形成致密肿块，而Sarm1−/−肿瘤更弥漫。b-d部分定量显示Sarm1−/−肿瘤中局限性肿块比例降低，肿瘤细胞密度降低，但肿瘤面积增大。e-h部分单细胞RNA测序UMAP图显示Sarm1−/−肿瘤中NPC样细胞增加，MES样细胞减少，微环境中内皮细胞和周细胞比例降低。n部分生存曲线显示Sarm1−/−小鼠生存期延长。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： 空间转录组、单细胞RNA测序、流式细胞术、免疫荧光、电镜、原子力显微镜、小鼠模型
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 原文未给出公开 GitHub/GitLab 仓库
• 谁该点开原文： 从事神经肿瘤学、癌症神经科学、肿瘤微环境及空间转录组分析的研究者。

带走一句

轴突损伤是GBM进展的早期驱动事件，靶向Wallerian变性通路（如SARM1）可能将肿瘤锁定在潜伏期，为GBM的早期干预提供新策略。