靶向肿瘤异质性的双重分子疗法：Belinostat与Dasatinib协同抑制胶质母细胞瘤干细胞与分化细胞 – 生物通

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靶向肿瘤异质性的双重分子疗法： Belinostat与Dasatinib协同抑制胶质母细胞瘤干细胞与分化细胞 《iScience》： Dual molecular therapy targeting tumor cell heterogeneity improves therapeutic efficacy in glioblastoma 【字体： 大 中 小 】 时间： 2025年09月12日 来源： iScience 4.1 胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是成人中最常见且最具侵袭性的原发性脑肿瘤， 尽管标准治疗包括最大范围安全切除联合替莫唑胺化疗和放疗， 患者中位总生存期仍不足两年， 几乎所有患者都会面临复发。

这种治疗困境主要源于肿瘤内部的异质性――GBM中存在两种关键细胞群体： 胶质母细胞瘤干细胞（Glioma Stem Cells, GSCs）和分化型胶质母细胞瘤细胞（Differentiated Glioma Cells, DGCs）。 GSCs具有自我更新和分化潜能， 对常规治疗抵抗， 被认为是肿瘤复发和治疗的根源；

而DGCs则构成肿瘤的主体， 并通过与GSCs相互作用促进肿瘤进展和免疫抑制微环境形成。 更复杂的是， GSCs与DGCs之间可发生动态转化， 这使得单一靶向治疗策略难以奏效。 因此， 开发能够同时靶向GSCs和DGCs的联合疗法， 成为克服GBM异质性和治疗抵抗的新思路。

在这一背景下， 日本冈山大学医学系研究科脑神经外科的Shuichiro Hirano、Atsuhito Uneda、Yoshihiro Otani等研究人员开展了一项针对GBM异质性的双重靶向治疗研究， 相关成果发表在《iScience》上。

该研究通过计算生物学方法筛选出可分别特异性靶向GSCs和DGCs的候选药物， 并在体外和体内模型中验证了联合用药的协同抗肿瘤效果及其Mecanisme d action。 为开展本研究， 作者主要运用了以下几项关键技术： 首先， 利用公共数据库（GEO: GSE54791）获取GSCs和DGCs的转录组数据， 通过生物信息学分析确定GSC和DGC特征基因集；

其次， 采用癌症细胞系百科全书（CCLE）和癌症治疗反应门户（CTRP）数据进行in silico（计算模拟）药物筛选， 预测对GSCs或DGCs敏感的药物； 第三， 通过体外细胞增殖实验测定半数抑制浓度（IC50）， 并采用SynergyFinder软件分析药物协同效应；

第四， 利用RNA测序（RNA-seq）和基因集富集分析（GSEA）探索药物作用的信号通路； 第五， 通过蛋白质免疫印迹（Western Blot）、流式细胞术检测细胞周期和凋亡， 并在小鼠颅内移植瘤模型中评估药物的治疗效果； 此外， 研究还使用磁共振成像（MRI）监测肿瘤体积变化， 并通过免疫组织化学分析肿瘤组织中的细胞增殖与凋亡情况。

研究所用的细胞模型包括患者来源的胶质瘤细胞系MGG4、MGG8和GBM12， 以及正常人星形胶质细胞（NHA）作为对照。

Selecting candidate drugs for combination therapy based on cancer cell line gene expression data and cell viability information for therapeutic compounds 通过分析GSCs和DGCs的差异表达基因， 研究团队定义了GSC和DGC特征基因集（各50个基因）， 并基于癌症细胞系基因表达数据（CCLE）计算了这些特征基因的单样本GSEA（ssGSEA）评分。

进一步结合CTRP数据库中481种化合物的药物敏感性数据， 通过相关性分析筛选出对GSC或DGC具有潜在抑制作用的候选药物。 结果显示， 组蛋白去乙酰化酶抑制剂Belinostat、GSK-J4和SR8278与GSC特征评分呈负相关， 而酪氨酸激酶抑制剂Dasatinib以及他汀类药物洛伐他汀和氟伐他汀与DGC特征评分负相关。

Belinostat and dasatinib had the lowest IC50s as drugs targeting glioblastoma stem cells and differentiated glioblastoma cells, respectively 通过体外细胞增殖实验测定各候选药物在患者来源细胞系MGG8和MGG4中的IC50值。

结果表明， Belinostat对GSCs的抑制效果最强（IC50较低）， 而Dasatinib对DGCs最为敏感。 其他药物如GSK-J4和洛伐他汀在不同细胞系中表现不一致。 进一步， 作者评估了Belinostat和Dasatinib的联合用药效果， 协同作用分析显示， 两药在GSCs中协同评分为10.376（协同作用）， 在DGCs中为4.484（ additive作用）。

此外， 两种药物对正常人星形胶质细胞的毒性较低， 表明其具有一定的治疗窗口。 Dual target therapy effectively suppressed the G2/M checkpoint and PI3K-Akt-mTOR signaling pathway 转录组分析发现， Belinostat单药处理主要抑制细胞周期相关基因， 特别是G2/M期转换关键调节因子；

Dasatinib单药则抑制Src下游的PI3K-Akt-mTOR信号通路以及G2/M相关基因。 联合用药进一步增强了这些通路的抑制效果。 GSEA分析显示， 与对照组相比， 联合治疗组中G2/M转换和PI3K-Akt-mTOR通路显著下调。

Dual target therapy suppressed phosphorylated-CDK1, cyclin B1, and phosphorylated-Akt 蛋白质免疫印迹结果验证了转录组分析的结论： 联合治疗显著降低了GSCs和DGCs中磷酸化CDK1（p-CDK1）、细胞周期蛋白B1（Cyclin B1）以及磷酸化Akt（p-Akt）的表达水平， 表明G2/M阻滞和PI3K-Akt-mTOR通路抑制是联合治疗的主要Mecanisme d action。

Dual target therapy induced cell-cycle arrest at the G2 phase 流式细胞术分析细胞周期分布发现， Belinostat引起G1期减少和S期增加， Dasatinib引起S期和G2期轻微下降， 而两药联合则导致GSCs中G2期显著积累（G2/M阻滞）， DGCs中S期增加。

这表明联合治疗通过干扰细胞周期进程抑制肿瘤细胞增殖。 Combination therapy increased apoptotic cells in vitro Annexin V/PI染色凋亡检测显示， 联合处理显著提高了GSCs和DGCs的凋亡率。

Western Blot结果进一步证实联合治疗增加了剪切型PARP（cleaved PARP）的表达， 表明凋亡通路被激活。 Dual target therapy reduced cell proliferation and increased apoptotic cells in vivo 在小鼠颅内肿瘤模型中， 联合治疗显著降低了肿瘤负荷和侵袭性， MRI检测显示肿瘤体积减小。

免疫组化分析表明， 联合治疗组中细胞增殖标志物Ki-67阳性率下降， 凋亡标志物cleaved caspase-3阳性细胞增加， 进一步验证了联合治疗的抗肿瘤效果。 本研究通过计算生物学与实验验证相结合的策略， 成功筛选出可分别靶向GSCs和DGCs的Belinostat和Dasatinib， 并证明两药联用可通过抑制G2/M期转换和PI3K-Akt-mTOR信号通路发挥协同抗肿瘤作用。

该研究不仅为克服GBM异质性提供了新的治疗思路， 也展示了一种基于基因表达特征的药物筛选策略在精准医疗中的潜力。 尽管本研究存在一定局限性， 如基于批量转录组数据的预测与实际药物反应之间存在部分不一致， 以及联合用药的临床前药代动力学和安全性需进一步优化， 但Belinostat和Dasatinib均为已临床应用的药物， 其良好的血脑屏障穿透性为后续临床转化提供了可能。

综上所述， 双重靶向GSCs和DGCs的联合治疗策略有望改善GBM患者的治疗效果， 并为其他具有高度异质性的恶性肿瘤提供借鉴。 本研究针对胶质母细胞瘤(GBM)异质性导致的治疗抵抗问题， 通过计算筛选发现组蛋白去乙酰化酶抑制剂Belinostat和酪氨酸激酶抑制剂Dasatinib可分别靶向胶质母细胞瘤干细胞(GSCs)和分化细胞(DGCs)。

体外实验证实两药联用具有协同效应， 可抑制G2/M期转换和PI3K-Akt-mTOR通路， 诱导细胞凋亡； 体内实验显示联合治疗显著抑制肿瘤增殖并促进凋亡。 该研究为克服GBM异质性提供了新型治疗策略。 热搜： 胶质母细胞瘤|肿瘤异质性|干细胞|分化细胞|Belinostat|Dasatinib|PI3K-Akt-mTOR通路|G2/M期阻滞|协同治疗|颅内肿瘤模型