VS200和fMOST技术助力解析远距离胆碱能输入对GBM进展的影响
2025-08-26 来源:本站 点击次数:80
近日，陆军军医大学西南医院病理科与脑胶质瘤医学研究中心卞修武院士团队，联合该院神经外科冯华教授、陈图南副教授、李飞教授，以及联勤保障部队第904医院神经外科王玉海教授，在Cancer Cell上发表了一项重要研究，系统绘制了神经元与胶质瘤细胞之间的全脑连接图谱，并深入揭示了远距离胆碱能输入在促进胶质母细胞瘤（GBM）进展中的关键作用。该研究为“癌症神经科学”领域提供了新的研究思路，并提示了潜在的治疗新靶点。
胶质母细胞瘤（GBM）作为最具侵袭性的原发性脑肿瘤，其进展高度依赖于中枢神经系统内的微环境。近年研究表明，GBM细胞能够主动整合入神经环路，与神经元发生交互，从而促进自身增殖。然而，关于其全脑范围的神经连接模式及不同神经递质系统的远距离调控机制，目前仍缺乏系统认识。在该项研究中，团队首先借助伪狂犬病毒介导的逆行跨单突触追踪系统，利用奥伟登（Evident）VS200全玻片扫描系统和fMOST技术，全面解析了移植于不同脑区、代表不同分子亚型的人源GBM细胞所接受的上游神经输入。研究不仅验证了局部兴奋性神经元对肿瘤的支配，还首次发现多个远距离神经调质系统—包括基底前脑胆碱能神经元、中缝背核5-羟色胺能神经元、蓝斑核去甲肾上腺素能神经元及黑质多巴胺能神经元—与胶质瘤细胞建立了广泛的单突触连接。
图1：胶质瘤细胞上游单突触连接神经元全脑图谱绘制
进一步地，研究者聚焦于胆碱能系统展开功能验证。通过病毒工具特异性标记基底前脑斜带核（DBB）中的ChAT阳性神经元，并在电镜水平确认其与肿瘤细胞之间形成典型的突触超微结构。利用光遗传技术激活ChAT⁺神经末梢，利用奥伟登（Evident）SpinSR超分辨成像系统检测胶质瘤细胞内钙信号活动，证实该连接具有功能活性。
图2：胶质瘤细胞与上游胆碱能神经元之间突触连接及功能鉴定
在机制层面，研究团队运用多种遗传干预手段，包括条件性剔除DBB区ChAT神经元、使用TeNT毒素阻断乙酰胆碱释放，以及通过CRISPR–Cas9技术敲减胆碱能关键受体，一致表明抑制胆碱能信号可显著延缓肿瘤生长。通过单细胞转录组分析与CRISPR筛选，研究者鉴定出毒蕈碱型受体CHRM3是乙酰胆碱促进GBM增殖的主要介导者。与谷氨酸等兴奋性递质相比，胆碱能信号对肿瘤的促生长效应更为持久。
图3：杀死/阻断/抑制胆碱能神经元可减缓胶质瘤进展
在转化医学方面，该研究提出“老药新用”的治疗策略：抗胆碱药物东莨菪碱可有效抑制小鼠模型中GB的生长，并能增强替莫唑胺的化疗敏感性；相反，常用的乙酰胆碱酯酶抑制剂（如多奈哌齐）则可能因提升胆碱能水平而加速肿瘤进展，提示临床需谨慎评估该类药物的使用风险。
图4：临床常用药物干预
该项研究创新性地引入神经环路研究范式解析肿瘤–神经互作，突破了传统局部微环境的概念，建立了“全脑尺度神经环路–肿瘤交互”的新理论框架，不仅深化了对GBM进展机制的理解，也为临床治疗提供了新的策略依据。
本研究致力于探索胶质母细胞瘤中神经元与肿瘤细胞之间的全脑连接机制，需对从单细胞层面到整体组织、大脑表层及深层区域进行多层次、高精度的观测。实验中所用的组织样本显微图像由奥伟登（Eviden）研究级全玻片扫描系统VS200拍摄完成。VS200能够对完整样本进行高速、高分辨率全景扫描，实现全局成像，获取大视野、高信息量的图像数据，助力科研人员从宏观组织架构到微观细胞特征进行全面解析。
在胶质瘤细胞内钙信号活动的记录中，科研人员采用了奥伟登（Evident）超分辨显微系统IXplore SpinSR进行共聚焦成像。该系统的双转盘设计赋予其卓越性能：最高可达120 nm的超高分辨率、200 fps的快速成像能力，并支持宽场、共聚焦与超分辨模式的一键切换。同时，其低光漂白特性大大延长样本活性，大幅提升实验效率与数据可靠性，为神经肿瘤学研究提供强有力的工具支持。奥伟登已全新推出IXplore IX85 SpinSR 超分辨成像系统，详见下图。
该论文共同第一作者为西南医院病理科杨阳博士后（合作导师卞修武院士）、神经外科杨川艳实验师和重庆市公共卫生医疗救治中心病理科陈雪竹技师。通讯作者为卞修武院士、冯华教授、陈图南副教授、李飞教授及王玉海教授。
文中数据图像来自论文。
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