1. 揭示GBM的高度异质性
细胞类型多样性:GBM内部存在多种细胞类型,包括肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞等。单细胞多组学技术能够精确识别这些细胞类型及其基因表达特征,揭示了GBM的细胞异质性。
转录组与表观基因组关联:通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和单细胞ATAC测序(scATAC-seq),研究人员发现GBM细胞中染色质可及性与基因表达之间存在显著关联。例如,某些基因的表达上调可能由远端增强子的开放状态调控。
2. 解析肿瘤微环境的异质性
空间异质性:GBM肿瘤核心区(TC)与周围脑组织区(PTB)的细胞构成和分子特征存在显著差异。研究发现,TC区域以星形胶质细胞样(AC-like)肿瘤细胞为主,而PTB区域则以少突胶质细胞前体样(OPC-like)细胞为主。
细胞间相互作用:单细胞多组学技术能够揭示肿瘤细胞与微环境中其他细胞(如免疫细胞、内皮细胞)之间的相互作用,为理解GBM的侵袭和转移机制提供了新视角。
3. 识别关键转录因子和调控网络
AP-1与BACH1的调控作用:研究发现,激活蛋白1(AP-1)在GBM核心区域的肿瘤细胞中活性较高,而BACH1在周围区域的侵袭性肿瘤细胞中活性上调。这两种转录因子在GBM细胞状态转换中发挥重要作用,提示它们可能是潜在的治疗靶点。
动态转录组调控:通过构建伪时间轨迹,研究人员发现GBM细胞在侵袭过程中,AP-1活性下降,而BACH1活性增加,伴随基因表达模式的显著变化,如神经元样迁移能力的增强和缺氧应激反应的减弱。
4. 开发个性化治疗策略
双靶点联合治疗:基于AP-1和BACH1在GBM细胞中的互补作用,研究人员测试了双重靶点抑制(AP-1和BACH1)的协同肿瘤抑制效果。体外和体内实验均显示,联合治疗比单一靶向治疗更能有效抑制GBM细胞的增殖和迁移,显著改善肿瘤控制并延长生存期。
治疗靶点发现:单细胞多组学技术帮助识别了GBM中新的治疗靶点,如远端调控元件和状态特异性转录因子,为开发更有效的治疗药物提供了理论依据。
5. 构建GBM的分子图谱
多维“分子地图”:通过单细胞多组学技术,研究人员绘制了GBM肿瘤核心区和周围区域的多维“分子地图”,详细解析了不同区域肿瘤细胞的分子特征和动态变化。
细胞状态层次结构:研究揭示了GBM细胞状态的层次结构和演化过程,为理解GBM的复发和治疗抵抗机制提供了新的视角。