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锘海生命科学 | Nature:嗅觉刺激通过神经元IGF1调控脑胶质瘤的发生

发布日期:2022-06-15  浏览次数:179

2022年5月11日,国际学术顶级期刊《Nature》在线发表了浙江大学医学院脑科学与脑医学系、良渚实验室研究员,浙大二院双聘教授刘冲团队的最新研究成果“ Olfactory sensory experience regulates gliomagenesis via neuronal IGF1 ”。该研究建立超高时空单细胞分辨率小鼠癌症模型体系,用于自发性肿瘤微环境的可视化及功能分析,并从全新角度揭示外部感觉(嗅觉刺激)可以直接影响胶质瘤发生。

动物不断地从周围环境中接收诸如气味、声音、光线和触觉等各类感官刺激,这些感觉刺激对于动物觅食以及躲避天敌来说不可或缺,同时它们也会影响动物的生理状态,甚至在某些情况下这些感觉刺激可能引发癌症。恶性胶质瘤是目前神经肿瘤中最致命的肿瘤之一,已有的研究表明神经胶质瘤细胞与诸如星形胶质细胞、内皮细胞、周细胞、免疫细胞以及神经元等多种细胞之间互作,进而形成独特的肿瘤微环境,对其后续发生、转移和侵袭至关重要。然而,在正常生理条件下,外界感觉刺激是否能直接影响恶性胶质瘤的发生发展目前尚不清楚。

刘冲教授研究团队基于条件性敲除技术(conditional knockout,CKO)构建的自发胶质瘤小鼠模型,发现嗅球 (olfactory bulb)胶质瘤的生发概率很高,且肿瘤主要生发于嗅球的突触小球层(glomerular layer,GL), 突触小球层是嗅觉环路中第一级神经元(olfactory receptor neuron,ORN,嗅觉感受神经元)和第二级神经元(mitral and tufted cells,M/T cells,僧帽/簇状细胞)的信息交流区域。研究团队利用化学遗传学干预手段和物理性嗅觉干预方式,均证实了嗅觉引起的神经元活动可以调控胶质瘤的生长。研究团队进一步追根溯源,发现小鼠大脑中胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor 1,IGF1)主要表达在嗅觉环路第二级神经元M/T cells中,并通过实验证明,嗅觉活动主要是通过IGF-1信号通路调控胶质瘤的发生。

此项研究成果首次通过清晰证据链,证实嗅觉感知可直接调节神经胶质瘤的发生,嗅觉感知体验和神经胶质瘤发生之间存在独特的直接联系,为胶质瘤的临床诊治提供新的思路和靶点。

本文是神经系统胶质瘤研究的颠覆性力作,是继厦门大学分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室陈洪敏课题组(2022年4月在国际学术期刊《Nature》子刊发“ Carbonized paramagnetic complexes of manganese (II) as contrast agents for precise magnetic resonance imaging of sub-millimeter-sized orthotopic tumors ”,点击链接看文章详情)使用锘海LS18平铺光片显微镜对胶质瘤小鼠模型脑样本进行3D高分辨成像的又一案例。

胶质瘤小鼠模型脑样本经过组织透明化后,3D全脑成像

原文Extended Data Fig. 3a 不同肿瘤发育阶段的CKO模型脑样本,使用锘海LS18平铺光片显微镜成像得到的3D全脑视图,对CKO模型进行了全面表征。Ms19127 没有检测到肿瘤;Ms18980 在 OB 的突触小球层携带一个小肿瘤;Ms19119在突触小球层有明显的肿瘤;Ms18905在OB的突触小球层和颗粒细胞层均携带明显的肿瘤。白色箭头指向 OB 中的肿瘤。

原文Video S8 视频展示Ms18905在OB的突触小球层和颗粒细胞层均携带明显的肿瘤(其他3个时期对应的视频可点击文章链接进一步查看)。

参考文献:Chen, P., Wang, W., Liu, R. et al. Olfactory sensory experience regulates gliomagenesis via neuronal IGF1. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04719-9

  

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