胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme,GBM）是最致命的原发性脑肿瘤，与许多其他恶性肿瘤不同，GBM的侵袭主要局限于中枢神经系统内，这凸显了“神经环境”对其生存和进展的关键作用。研究表明，GBM并非被动占据空间，而是作为神经环路的积极参与者，胶质瘤细胞与神经元进行复杂的相互作用来促进肿瘤生长。然而，神经元-胶质瘤细胞全脑连接网络，特别是与远距离神经元和多种神经递质系统的连接，目前仍知之甚少。

近日，来自陆军军医大学西南医院病理科、脑胶质瘤医学研究中心卞修武院士，联合西南医院神经外科、脑胶质瘤医学研究中心陈图南教授/冯华教授/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杂志（IF=44.5）在线发表了题为“Long-range Cholinergic Input Promotes Glioblastoma Progression”的研究论文。该研究系统描绘了神经元-胶质瘤细胞的全脑连接图谱，并深入解析了远距离胆碱能输入对GBM进展的影响，为“癌症神经科学”（Cancer Neuroscience）研究提供了新范式，并为GBM治疗开辟了新靶点。

1.绘制神经元-胶质瘤细胞全脑连接图谱及鉴定上游神经元亚型

为解析神经元与胶质瘤细胞的全脑连接网络，研究团队构建了基于伪型狂犬病毒（Rabies virus）的逆行跨单突触示踪技术平台（LV-EF1a-TVA-P2A-oG-P2A-EGFP-Puro、RV-EnvA-ΔG-dsRed），结合荧光显微光学切片断层成像（fMOST）和原位杂交技术，系统分析了种植于不同脑区、具有不同分子分型的原代人源胶质瘤细胞的上游神经元在全脑的分布特征及其亚型。研究不仅确认了已被广泛研究的胶质瘤细胞周围的兴奋性神经元连接，而且发现胶质瘤细胞能与分布于全脑范围的远距离神经调质神经元建立广泛连接。这些关键的上游神经元包括：基底前脑的胆碱能（ChAT）神经元、中缝背核的5-羟色胺能（5-HT）神经元、蓝斑核的去甲肾上腺素能（NA）神经元以及黑质的多巴胺能（DA）神经元。

图1：胶质瘤细胞上游单突触连接神经元全脑图谱绘制

2.证实胆碱能神经元与胶质瘤细胞形成功能性突触连接

进一步研究发现，种植在不同脑区的胶质瘤细胞均能高效地与胆碱能（ChAT）神经元建立连接，其连接数量仅次于兴奋性神经元。为了证明两者之间关系，研究团队一方面利用LV-EF1a-EGFP-Puro使胶质瘤细胞表达GFP，AAV2/9-ChAT-Cre与AAV2/9-hSyn-DIO-mCherry混合注入基底前脑布罗卡斜带核（DBB）使得ChAT神经元（DBBChAT）表达红色荧光，利用免疫电镜技术，在超微结构水平证实DBBChAT纤维与前额叶移植的胶质瘤细胞形成典型的“突触”结构。功能实验显示，光遗传学特异性激活DBBChAT纤维末梢（利用LV-EF1a-GCaMP6s使胶质瘤细胞表达GCaMP6s，AAV2/9-ChAT-Cre与AAV2/9-ChAT-ChrimsonR-mCherry混合注入DBB使得ChAT神经元表达光敏感蛋白）可有效诱导胶质瘤细胞产生钙信号活动，直接证明了这种连接的功能性。

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

3.揭示胆碱能及兴奋性神经元调控胶质瘤增殖的机制

研究团队运用多种神经环路调控技术深入探究了不同神经元亚型的作用。结果显示，特异性杀死（AAV2/9-ChAT-Cre+AAV2/9-CAG-DIO-taCasp3-TEVp）DBBChAT神经元，或阻断（AAV2/9-ChAT-Cre+AAV2/9-hSyn-DIO-TeNT-mCherry）/消除（AAV2/9-hSaCas9-NLS-U6-SasgRNA(ChAT)）其释放的乙酰胆碱（ACh），均能显著抑制GBM的增殖。基于单细胞转录组测序和CRISPR-Cas9无差别筛选，研究鉴定出毒蕈碱型乙酰胆碱受体M3（CHRM3）是介导乙酰胆碱促GBM增殖效应的关键分子受体。在与兴奋性神经递质谷氨酸效应的比较研究中发现，CHRM3受体激活对GBM增殖的促进作用更为持久。

图3：杀死/阻断/抑制胆碱能神经元可减缓胶质瘤进展

4.胶质瘤治疗新发现：东莨菪碱“老药新用”增效，乙酰胆碱酯酶抑制剂需警惕风险，为临床决策提供了新依据

在临床应用探索方面，研究团队发现临床常用药物、具有“老药新用”潜力的M受体抑制剂东莨菪碱，在胶质瘤模型小鼠中能够抑制GBM进展，并增强替莫唑胺的化疗效果。然而，研究同时提示，常用乙酰胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐可能加速GBM进展，这提示临床需重新评估此类药物在胶质瘤患者中的用药风险。

图4：临床常用药物干预

全文总结

本研究创新性地将经典的神经环路研究技术应用于解析神经元-肿瘤细胞调控网络，突破了传统“局部微环境”的认知框架，提出了“全脑神经环路-肿瘤互作”的新理念，为Cancer Neuroscience研究开辟了新范式。研究不仅绘制了全脑的神经元-GBM连接图谱，更深入阐明神经调质系统（如胆碱能系统，区别于兴奋/抑制性神经元）在GBM进展中扮演着广泛而持久的调节角色，具有重要的理论价值和临床意义。

论文示意图

西南医院病理科博士后杨阳副教授（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为该论文共同第一作者，陆军军医大学西南医院病理科卞修武院士、神经外科冯华教授/陈图南副教授/李飞教授和904医院王玉海教授为共同通讯作者。

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