2025年1月20日，西南医科大学附属医院陈礼刚/周杰团队和四川大学华西医院李涛教授合作，在Nature子刊《Communications Biology》杂志（IF：5.2/Q1 TOP）在线发表了题为《Glioblastoma-derived migrasomes promote migration and invasion by releasing PAK4 and LAMA4》的研究成果。该研究发现，胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）细胞能够形成迁移体，并且迁移体通过释放诸如PAK4和LAMA4的细胞外基质（Extracellular matrix，ECM）相关因子进入细胞外空间，为GBM细胞迁移和侵袭创造有利的微环境，促进GBM的发展。
背景介绍
胶质母细胞瘤（GBM）是最常见的原发性脑肿瘤，其显著的迁移和侵袭能力使患者的死亡率很高，治疗失败的概率也很大，研究肿瘤实质和肿瘤微环境的分子分型对于有效的GBM治疗至关重要。2014年10月，清华大学俞立团队在Cell Research期刊发表论文，发现细胞在迁移过程中产生的新型细胞器——迁移体。2019年，俞立团队在Nat Cell Biol期刊发表论文发现迁移体在发育和形成过程中为胚胎器官的形态发生和血管生成提供了发育相关的线索。因此，迁移体被认为是参与细胞间通讯的细胞器。四跨膜蛋白4（Tetraspanin 4，TSPAN4）是迁移体形成的关键因素，被确定为GBM的潜在预后和免疫靶点。然而，尽管TSPAN4在GBM中高表达且与其不良预后相关，但GBM能否形成迁移体以及迁移体对GBM的潜在生理和病理影响尚不清楚。
如前所述，迁移体是最近发现的在迁移过程中产生的细胞器，在细胞间通讯、维持体内平衡、胚胎发育和疾病进展中发挥重要作用；本研究重点关注其信息传递功能。例如，树突状细胞可以通过迁移将细胞质成分运输到其他细胞。同样，中性粒细胞在脑创伤后通过迁移体传递信号与小胶质细胞通讯。此外，迁移体可以转运mRNA并改变受体细胞的功能。然而，迁移体仅存在于迁移细胞中；因此，通过它们的信号传达的主要信息可能与细胞迁移有关。
结 果
首先，研究人员使用表达TSPAN4-GFP的慢病毒感染GBM细胞，并通过共聚焦显微镜、透射电镜和扫描电镜观察GBM细胞系和原代细胞，发现GBM细胞能够产生大量回缩纤维以及具备石榴状结构的迁移体。
接下来，研究者寻找迁移体的关键形成因子——TSPAN4和TSPAN9与GBM的关系。TCGA和CGGA的分析结果显示，TSPAN4和TSPAN9的表达水平与GBM的病理等级和不良预后之间存在正相关性，特别是在间充质亚型以及IDH1野生型GBM中。
通过慢病毒转染GBM细胞敲低TSPAN4表达后，GBM细胞形成的迁移体数量以及GBM细胞的迁移和侵袭能力均明显下降。
为研究迁移体能否调控GBM的功能，研究者从LN229细胞系中纯化了迁移体并将其与阴性对照（NC）组和Kd-TSPAN4组细胞共培养，结果显示添加了纯化迁移体后，Kd-TSPAN4组细胞的迁移和侵袭能力均恢复到未添加迁移体的NC组的水平，同时NC组中GBM细胞的迁移和侵袭能力同样得到了增强。表明迁移体可以潜在地增强GBM的迁移和侵袭能力。
接下来，研究者寻找迁移体调控GBM功能的分子机制，LN229细胞体和迁移体的定量蛋白组学分析结果显示细胞体和迁移体之间的蛋白质含量存在显著差异，对差异蛋白进行GO富集分析后发现迁移体富集的通路中存在多条与迁移相关的通路。因此，研究者选择了迁移体通路中表达最高的两个因子p21活化激酶4（PAK4）和层粘连蛋白α4（LAMA4）进行后续研究。
PAK4和LAMA4是GBM中高表达的ECM相关蛋白，可促进GBM迁移和侵袭，为了验证这一点，研究者使用重组PAK4和LAMA4蛋白处理GBM细胞，并进行Transwell实验，发现重组PAK4和LAMA4蛋白处理显著增强了GBM细胞的迁移和侵袭能力。敲低LN229细胞中PAK4（Kd-PAK4）和LAMA4（Kd-LAMA4）的表达后，免疫荧光（IF）和酶联免疫吸附试验结果显示敲低PAK4和LAMA4不能抑制迁移体的形成，仅能使迁移体中PAK4和LAMA4的共定位减弱，同时敲低TSPAN4抑制迁移体形成后，细胞上清中的PAK4和LAMA4水平明显下降。这些结果表明，迁移体是GBM细胞释放PAK4和LAMA4的重要途经。
最后，研究者将NC组、Kd-PAK4和Kd-LAMA4组细胞衍生的迁移体分别添加至NC组、Kd-PAK4和Kd-LAMA4组的Transwell下室进行回复实验。结果显示，添加NC组来源的迁移体后，Kd-PAK4和Kd-LAMA4组的迁移抑制被回复，而添加Kd-PAK4和Kd-LAMA4组迁移体无法使对应细胞的迁移能力恢复，同时Kd-PAK4和Kd-LAMA4组迁移体对于NC组细胞的迁移促进作用也明显下降。这些结果表明，促进GBM细胞迁移的PAK4和LAMA4源自GBM产生的迁移体，而非其他来源。
讨 论
综上所述，该研究系统地证明了GBM细胞能够形成迁移小体，且GBM衍生的迁移体可通过将ECM相关蛋白（如PAK4和LAMA4）转运至周围细胞来增强GBM细胞的迁移和侵袭。研究中的TSPAN4以及迁移体中发现的PAK4和LAMA4都可作为GBM治疗的潜在靶点。然而，由于实验条件的限制，该研究团队没有在动物水平观察并验证迁移体对GBM的作用，并且迁移体重塑GBM细胞外基质的具体机制也未被探究。同时，除了分泌信号分子外，迁移体还可能在GBM中发挥其他功能。例如，迁移体介导线粒体迭代以维持线粒体质量和细胞活力。此外，尽管GBM的特征是线粒体功能增强和代谢重编程，但迁移体可以作为病毒的载体感染周围细胞，使病毒逃避抗病毒药物治疗。此外，迁移体还能与纳米颗粒相互作用，抑制肿瘤细胞的迁移。研究表明，纳米材料可以通过阻碍周围细胞对迁移体的识别来抑制迁移，或通过抑制迁移体的形成来诱导流产。在未来的研究中，探究迁移体作为病毒和纳米材料治疗GBM的潜在靶点是个有趣的方向。
通讯作者简介
陈礼刚 教授
西南医科大学附属医院
● 二级教授，博士研究生导师
● 西南医科大学附属医院神经外科主任，大外科主任，外科教研室主任
● 国务院特殊津贴专家，四川省学术技术带头人，国家科技进步奖评审专家，教育部长江学者评选专家，国家临床重点专科主任
● 中华医学会小儿神经外科学组委员，中华医学会创伤分会神经创伤专委会副主任委员，中国医师协会神经外科分会常委、功能学组副主任委员，中国研究型医院学会神经外科专业委会副主任委员，中国研究型医院学会神经外科专委会神经创伤专家委员会主任委员，四川省医学会神经外科专委会候任主任委员，四川省医师协会第四届神经外科医师分会会长，四川省卫生健康首席专家，四川省医疗卫生与健康促进会神经外科专委会主任委员
● 获2002年四川科技进步二等奖，2008年四川科技进步三等奖，2011年四川省科技进步一等奖，2013年获中华医学科技进步三等奖，2017年获华夏医学科技奖二等奖，2018年四川省第八届高等教育优秀教学成果一等奖，2019年四川省科技进步二等奖、中国高校科技进步二等奖及华夏医学科技三等奖，2020年北京医学科技一等奖，2023年华夏医学科技二等奖四川省医学科技二等奖
● 2020年“王忠诚中国神经外科医师年度奖-学术成就奖”获得者，2020年中国神经外科领域高学术影响学者（学术活跃度70%），2021年中国神经外科专家50强，2019-2023年度全国神经外科领域学者学术影响力TOP100作者，2024年4月牵头制定“胶质瘤患者围手术期静脉血栓栓塞筛查与预防方法”与“脑胶质瘤全病程管理”两项团体标准
● 近五年发表文章200余篇，在The Lancet Neurology、Neuro-Oncology等世界著名杂志发表SCI论文100余篇（IF>700）
● 主编全国高等学校教材5部，主编专著3部，参编各种教材及专著20余部
● 已完成国家自然科学基金课题等8项，在研课题包括国家自然科学基金面上项目，国际协作项目及省卫生厅项目等16项科研课题
周杰 教授
西南医科大学附属医院
● 博士，博士后，主任医师，教授，博士研究生导师
● 西南医科大学附属医院副院长
● 四川省海外高层次留学人才，国家留学基金委“西部人才”计划，四川省“卫生健康英才”计划领军人才，四川省学术和技术带头人后备人选
● 中国抗癌协会胶质瘤专业委员会青年委员，四川省卫生健康委欧美同学会副会长，四川省医学传播学会神经外科分会副主任委员，四川省医学创新促进会神经外科分会副主任委员，四川省医师协会颅底神经外科专业委员会副主任委员，四川省医师协会神经外科委员，四川省医学会神经外科分会委员
● 主要研究方向为胶质瘤线粒体与代谢重编程、细胞外囊泡（迁移体）与胶质瘤恶性进展的相关机制，先后主持省、厅市级等各层次科研课题12项，主研自科资助课题2项；申请国家实用新型专利9项，现发表文章50余篇，其中第一或通讯作者发表SCI文章26篇，参编英文专著1部，中文专著4部
李涛 教授
四川大学华西医院
● 研究员，博导
● 中组部“万人计划”青年拔尖人才，四川省学术技术带头人
● 现任四川大学华西医院科技部副部长，线粒体与代谢医学研究室主任，国家老年疾病临床医学研究中心“线粒体代谢与衰老研究室”主任
● 中华医学会麻醉学会分会学组学术秘书，西南医科大学讲座教授，医学电生理四川省重点实验室学术委员会委员；美国心脏协会会员，中国生物物理学会会员
● 2021年度四川大学“优秀科研人才奖”，四川大学“双百人才工程”A计划入选者，四川大学华西医院十佳青年科研榜样，美国西雅图华盛顿大学医学部“线粒体与代谢研究中心”访问学者
● 重点研究方向：线粒体能量代谢与心肌损伤修复；以第一发明人，获得授权中国发明专利8项；Anesthesiology and Perioperative Science杂志编委，Precision Clinical Medicine青年编委，Oxid Med Cell Longev杂志客座编辑，Curr Protein Pept Sci杂志线粒体版块编辑；以通讯作者或第一作者，在Cell Metabolism（封面文章）、Circulation Research（ESI高被引论文）、Signal Transduction Target Therapy、Biomaterials、Br J Anaesthesia、Redox Biology、Journal of Molecular and Cellular Cardiology（封面文章，ESI高被引论文）等杂志发表SCI论著50余篇
第一作者
黄晢
西南医科大学附属医院
王明
西南医科大学附属医院
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