YKL-40在调控脑胶质瘤干细胞“干性”及其相关恶性表型中的作用机制

Glioma is the most common fetal tumor in human central nervous system. Recently, compelling researches have revealed that YKL-40 is a prognostic biomarker among various human malignant tumors in clinic; it directly correlates with tumor malignancy; it serves as a marker of mesenchymal subclass of glioblastomas, which owns the highest malignancy and poorest outcomes. However, the mechanisms of YKL-40 involved in the malignancy of glioma are largly unknown. Therefore, we designed the following project: We first isolate and culture glioma stem cells from tumor samples collected during operation in vitro; Mophology and molecular biochemistry methods were performed in vitro or in vivo afterwards to explore the role YKL-40 played in the "stemness" of glioma stem cells and the crosstalk with Wnt, MAPKs and PI3K pathways, which are known as critical pathways in the maintenance, migration,invasion and proliferation of cancer stem cells.We further verify the association of YKL-40 and glioma by comparing its secretion level in serum and cerebrospinal fluid of benign or malignant brain tumor patients preoperatively. The study is aimed to provide new treatment strategy for glioma.

脑胶质细胞瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤。近年来的大量临床实验和申请人的研究结果发现，YKL-40 是一种在人类恶性肿瘤中极具预后诊断价值的标记物；作为间质型胶质细胞瘤标记物其与肿瘤的恶性程度密切相关。但对于YKL-40在脑胶质瘤恶性进展中的作用机制尚不清楚，尤其是与脑胶质瘤干细胞"干性"的关系国内外更鲜有报道。本课题拟通过原代培养法分离脑胶质细胞瘤患者的肿瘤干细胞，以在体和离体实验，分别从形态学和分子生物学层面探索YKL-40与脑胶质瘤干细胞"干性"的相关性，并进一步挖掘肿瘤干细胞转移和侵袭密切相关的Wnt信号通路及与肿瘤恶性增殖密切相关的MAPKs和PI3K/AKT信号通路与YKL-40在脑胶质细胞瘤恶性进展过程中的Crosstalk；继而比对分析YKL-40在脑肿瘤患者术前血清、脑脊液中的表达，以验证其与脑胶质细胞瘤恶性进展的关系，为脑胶质细胞瘤的靶向性治疗提供新策略。

脑胶质母细胞瘤(Glioblastoma)是人类中枢神经系统中最为常见、恶性程度最高的一种颅内肿瘤。目前，国际上通用的标准化治疗方案：即以手术切除为主，放疗及替莫唑胺化疗为辅的综合性治疗，可以将此类患者的中位生存期从9-12个月延长至12-15个月，即使如此，患者的2年生存率仍不足25% 。近年来的研究表明，YKL-40是间质型胶质母细胞瘤标记物，且在复发胶质母细胞瘤中高表达；除胶质细胞瘤外，其表达水平可高度提示多种肿瘤的恶性程度、患者的不良预后、短生存期及对放、化疗的耐受性。现有的相关研究主要集中在YKL-40在高级别脑胶质细胞瘤患者的血清与瘤组织及已建立的胶质瘤细胞系中的表达及其与预后的关系，对于YKL-40在脑胶质细胞瘤干细胞中的表达、YKL-40与脑肿瘤干细胞“干性”的关系、YKL-40在脑胶质细胞瘤恶性进展中所涉及的信号通路国际上更是鲜有报道。本课题通过原代培养法分离脑胶质细胞瘤患者的肿瘤干细胞，以在体和离体实验，分别从形态学、分子生物学、表观遗传学和生物信息学层面探索YKL-40与脑胶质瘤干细胞“干性”的相关性，并进一步挖掘肿瘤干细胞恶性增殖密切相关的MAPK信号通路与YKL-40在脑胶质细胞瘤恶性进展过程中的关系，阐明其作用机制。研究结果表明：在人脑胶质母细胞瘤干细胞中，YKL-40基因行使的功能不恒定；MGMT启动子的甲基化状态影响了YKL-40基因功能的行使，在MGMT启动子甲基化状态下，YKL-40扮演“抗肿瘤”角色，而在MGMT启动子非甲基化状态下，YKL-40扮演“促肿瘤”角色；YKL-40基因在胶质母细胞瘤干细胞“干性”中行使的不同功能通过MAPK信号通路完成。本课题的研究成果，不仅有助于我们更加深入地认识胶质母细胞瘤干细胞的恶性生物学特性，首次提出肿瘤的表观遗传学环境对基因功能的潜在影响，有益于临床上针对胶质母细胞瘤患者“个性化”综合治疗工作的开展；更能发人深省，引领我们以哲学中“一分为二”的思想，辩证地看待基因在疾病中的功能，为将来攻克更多种类的人类顽疾提供强有力的理论支持。