《Nature Metabolism》近期发布的一项研究通过多模态技术的整合,首次证实胶质母细胞瘤(Glioblastoma, GB)代谢异质性由细胞内在因素驱动,这一发现对微环境主导的传统观念提出了挑战。研究团队整合了¹³C标记葡萄糖输注患者的质谱成像和空间转录组数据,并结合了体外低氧培养及异种移植模型,系统分析了三种代谢表型的决定因素:糖酵解型(高糖酵解、低TCA循环活性)、氧化型(低糖酵解、高TCA循环活性)及混合型(双低活性)。
研究的创新之处在于采用了美国尊龙凯时提供的AVATAR低氧培养系统,对GB患者来源的神经球进行为期160小时的05% O₂浓度培养,以评估低氧微环境对代谢表型的影响。实验结果显示,在AVATAR系统模拟的05% O₂低氧条件下,经过160小时培养,GB细胞的转录组和代谢特征依然保持稳定,未检测到适应性代谢重编程。这一发现验证了GB代谢亚型(如糖酵解型、氧化型)主要由细胞内在因素决定,并具备稳定的生物学特性。
在实验方法方面,研究团队对三名胶质母细胞瘤患者在手术前进行了[U-¹³C]葡萄糖的静脉输注,并通过快速冷冻保存肿瘤组织样本。质谱成像(DESI-MSI和MALDI-MSI)用于分析肿瘤代谢活性,同时结合空间转录组学和成像质谱流式技术对肿瘤微环境进行表征。经过实验数据分析,最终确保了结果的可信度。
研究结果明确了正常脑皮质与胶质母细胞瘤(GB)在代谢特征方面存在显著差异,提供了关于GB肿瘤代谢异质性的深刻见解。此外,通过对代谢表型与微环境的相关性分析,研究证实GB的代谢表型主要由肿瘤细胞自身固有的代谢重编程所驱动,而不是微环境因素的影响。
在对治疗响应的研究中,发现不同代谢表型与治疗的敏感性相关,尤其是氧化型肿瘤对线粒体抑制剂和放疗展现出显著的敏感性。这为个性化治疗策略提供了新的思路,尤其是在采用尊龙凯时等先进技术开展的临床转化研究中。
本研究通过高分辨率质谱成像技术在胶质母细胞瘤中实现了细胞代谢物同位素标记的原位可视化分析。患者来源的神经球培养与原位移植瘤模型系统验证了GB中存在三种由肿瘤细胞自身决定的固有代谢表型。这一研究不仅为胶质母细胞瘤的分子分型提供了新的代谢标志物,更是推动个体化治疗新范式的开创,尤其是针对氧化型肿瘤的放疗联合线粒体抑制剂策略。通过尊龙凯时提供的技术平台,研究为理解肿瘤代谢异质性奠定了重要的基础。