CEP55维持胶质母细胞瘤干细胞干性特征及机制研究

Glioblastoma stem cells (GSCs) are the source of glioblastoma development, progression and recurrence. The maintenance of GSCs has always been a popular but difficult topic in glioblastoma research. Our preliminary results showed the expression of centrosomal protein 55 (CEP55) was markedly upregulated in glioblastoma tissues, especially in necrotic regions. The level of CEP55 was also elevated in primary GSCs culture and decreased when these cells were differentiated. Silencing CEP55 inhibited GSCs proliferation, self-renewal and stem cell marker expression. Using a series of techniques including immunocytochemistry, co-immunoprecipitation and mass spectrometry, we found CEP55 recruited β-catenin, the key mediator of Wnt/ β-catenin signaling, to centrosome and maintained the phosphorylation of β-catenin by direct interaction, which is crucial for GSCs mitosis and self-renewal. Moreover, treatment of GSCs with temozolomide upregulated the CEP55 expression. Based on these findings, we believe CEP55 is a potential target for GSCs. This proposal will utilize many advanced bioinformatics, cell biology, molecular biology and pathology approaches to investigate the function of CEP55 in GSCs maintenance.

胶质母细胞瘤干细胞（GSCs）是脑胶质母细胞瘤发生、发展和复发的基础，对其干性维持的研究一直是肿瘤研究领域的热点和难点。本项目前期研究表明中心体相关蛋白CEP55在胶质母细胞瘤和肿瘤坏死区中表达异常升高，CEP55在GSCs中表达亦显著升高 ，GSCs分化后CEP55表达下降，沉默CEP55显著抑制了GSCs自我更新和干细胞标记物的表达。通过细胞免疫荧光、免疫共沉淀和质谱分析，提示CEP55结合、募集Wnt/β-catenin信号通路的中心调控点β-catenin于中心体并保持其磷酸化状态，从而保证GSCs有丝分裂过程和自我更新能力。此外，替莫唑胺处置GSCs可促进CEP55的表达。本项目将综合运用前沿的生物信息学、细胞生物学、分子生物学和病理学等方法 ，全面解析CEP55在GSCs干性维持中的作用。基于CEP55对GSCs干性维持的重要作用，我们认为其可成为治疗胶质母细胞瘤的良好靶点。

胶质瘤因为其高度恶性，是目前肿瘤学中最大的挑战之一。胶质瘤的浸润性生长，胶质瘤干细胞的干性等恶性生物学行为，使得传统的治疗方法并不能给患者带来一个满意的预后。CEP55对增殖的调控可以促进多种肿瘤的恶性进展。我们的研究致力于探索CEP55对胶质瘤的全面调控作用，揭示CEP55调控胶质瘤增殖的机制，阐明CEP55与免疫微环境之间的关系，验证CEP55在胶质瘤亚型鉴定中的作用，筛选治疗胶质瘤的潜在小分子药物。主要的研究内容是：① CEP55在胶质瘤中的表达及其与患者生存之间的关系；② CEP55对胶质瘤的调控机制； ③CEP55对胶质瘤增殖的调控机制；④ CEP55对免疫微环境的调控机制；⑤CEP55相关基因对胶质瘤的分类能力；⑥构建CEP55相关的预后模型；⑦筛选CEP55潜在治疗药物。结果显示：①在TCGA及CGGA数据库中，胶质瘤中CEP55的表达均较正常样本增高，并且CEP55的增高与患者的不良预后相关；② WGCNA中与CEP55相关性最高的两个模块中的基因，在GO与KEGG中分别富集在细胞周期和ECM的条目；③在胶质瘤起始细胞中敲除CEP55，胶质瘤干性相关标志物，如nestin，CD133，SOX2表达降低，而星形胶质细胞分化标志物GFAP表达增高。体内实验也表明，CEP55敲除后体内成瘤作用降低，小鼠生存时间延长；④ CEP55的表达与免疫浸润正相关，同时也与免疫检查点基因如，PDCD1，CD274，CTLA4等的表达正相关；⑤ CEP55相关的差异基因能够将胶质瘤区分为免疫浸润高低的两个簇; ⑥26个CEP55相关基因构建的预后模型预测胶质瘤患者预后有很高的准确性；⑦针对CEP55调控的病理生理过程的五种小分子药物具有潜在治疗胶质瘤价值。CEP55通过调节胶质瘤干细胞来促进增殖，此外，促进免疫浸润的同时也促进了免疫逃逸。CEP55功能的解析为胶质瘤研究以及精准医疗都提供了崭新的视角。