尊龙凯时注：单细胞多组学技术以极高的精度和深度，深刻改变了我们对复杂疾病的认识。整合单个细胞的染色质可及性、转录和翻译水平揭示了传统方法无法捕获的细胞异质性和分子机制。新研究通过单细胞核RNA测序和ATAC测序，深入分析了胶质母细胞瘤（GBM）的内部构造，确认了关键转录因子AP-1和BACH1在细胞状态转换中的重要作用。这不仅揭示了GBM的极高异质性，也为个性化治疗奠定了坚实的基础。

研究背景

胶质母细胞瘤（GBM）是一种高度恶性的脑肿瘤，患者的预后通常非常差，中位生存期少于15个月。为了开发更有效的治疗策略，研究人员采用单细胞核RNA测序和单细胞ATAC测序分析了配对的GBM患者样本，从而构建了详尽的细胞类型图谱，揭示了GBM内部的高度异质性及不同细胞类型的基因表达模式。整体而言，本研究为理解GBM的细胞异质性和分子机制提供了新视角，并为个性化治疗策略奠定了基础。

研究结果

1. 配对GBM患者组织的单细胞多组学谱型

为了揭示胶质母细胞瘤（GBM）的异质性，研究人员结合单细胞RNA测序（snRNA-seq）和单细胞ATAC测序（snATAC-seq），分析了配对的GBM患者样本。通过整合这两项技术，研究团队构建了详尽的细胞类型图谱，展示了不同细胞类型的基因表达和染色质可及性特征。这项工作为个性化医疗提供了新的视角，揭示了GBM内部的高度异质性。

2. 细胞类型特异性调控GBM中的染色质可及性

研究人员通过结合snRNA-seq和snATAC-seq，识别了52,485个具有高度细胞类型特异性的基因相关顺式调控元件（gl-CREs），揭示了9042个CRE连接的基因，每个基因平均连接到5个CRE，强调了远端调控元件在调控细胞类型特异性基因表达中的关键作用。这些发现为探索新型治疗靶点提供了理论基础。

3. 浸润至周边脑组织的恶性细胞独特的转录组特征

研究人员运用inferCNV和Uphyloplot2分析GBM细胞的基因组结构，发现浸润周边脑组织的GBM细胞展现出较弱的泛癌特征，并在代谢和增殖方面表现不活跃。进一步的转录组分析显示，PTB中的细胞诱导了与神经元发育相关的基因，表明健康脑区域的微环境对其产生显著影响。

4. 多样化的转录因子驱动GBM细胞状态

本研究探讨了GBM细胞状态的高度可塑性和多样性，发现患者间及同一患者内肿瘤核心区和周边区域存在显著异质性。OPC-like细胞在周边区域比例增加，而AC-like细胞减少。同时，研究识别了数十种状态特异性转录因子（TFs），如GFI1、FOXK1等，提示AP-1作为关键因素，但其活性在不同状态间变化，需要谨慎考虑作为治疗靶点。

5. PTB区域内AP-1活性下降，BACH1活性增加

研究者在单细胞层面比较PTB_G和TC_G中AP-1的活性，结果显示AP-1在TC_G中活跃，但在PTB_G中显著下降，展现出区域性的异质性。同时，BACH1在PTB_G中的调控网络活性高于TC_G。这揭示了BACH1增强子在PTB_G中更高的活性，提示其表达上调可能由远端增强子调控，表明AP-1和BACH1在GBM细胞中可能存在互补关系。

6. GBM细胞侵袭过程中的动态转录组调控

研究者构建伪时间轨迹，推测GBM细胞在浸润时如何改变其转录组。结果显示，随着轨迹的发展，AP-1活性急剧下降，而BACH1逐渐增加。基因本体分析揭示了沿PTB分支上调基因的功能，包括微管基运动和神经元迁移等，反之则涉及缺氧反应和双链断裂修复等。这表明在AP-1活性下降和BACH1增加的伴随下，浸润细胞获得了更多类似神经元的迁移能力，同时减少了缺氧应激和细胞死亡。

7. 靶向AP-1和BACH1的联合疗法

研究者测试了双重靶点抑制（AP-1和BACH1）是否能够产生协同的肿瘤抑制效果。体外实验显示，GBM细胞系U251在实施shRNA介导的BACH1敲低与ERK1/2抑制剂ulixertinib处理后，比单一治疗更加有效地抑制细胞增殖和迁移。体内实验也证实，联合治疗显著改善了肿瘤控制并延长了生存期。FDA批准的小分子药物hemin用于诱导BACH1降解，也展现出良好的治疗效果。这些数据显示了双重靶点疗法在体外和体内对GBM的有效性，值得进一步评估。

主要结论

本研究收集了来自肿瘤核心和周边脑组织的配对样本，进行了snRNA-seq和snATAC-seq分析。结果显示，从肿瘤核心浸润至周边脑组织的肿瘤细胞在转录组水平上更类似于少突胶质细胞前体而非星形胶质细胞。肿瘤基因组中的远端调控区域及特定转录因子可能是区域异质性的潜在决定因素。值得注意的是，激活蛋白1（AP-1）在所有GBM状态下均处于活跃状态，但其活性从肿瘤核心逐渐下降到周边脑组织，而转录因子BACH1则呈现出相反趋势。联合抑制AP-1和BACH1的策略比单一靶向治疗对小鼠模型中的肿瘤进展具有更有效的减缓作用并延长生存期。综上所述，我们的研究揭示了浸润GBM细胞显著的分子变化，并证明了针对肿瘤内部及其远端区域异质性的联合治疗具有协同效应。