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.2021年1月29日；4(1):145.
doi:10.1038/s42003-021-01667-4。

Plexin-B2通过调节细胞生物力学促进胶质母细胞瘤浸润

黄勇 # 1, 特杰罗街 # 1, 维维安·K·李 2, 布鲁斯科协奏曲 1, 西奥多·汉纳 1, 泰勒·B·贝图奇 2, 克里斯蒂安·朱奎拉·阿尔维斯 1, 伊戈尔·凯特西夫 三, 迈克尔·克鲁格 4, 拉姆西·福蒂 5, Bin Zhang（张斌） 三, 卡罗琳·弗里德尔 4, 戴国浩 2, 邹红燕 6 7, 罗兰·弗里德尔 8 9
附属公司

Plexin-B2通过调节细胞生物力学促进胶质母细胞瘤浸润

黄勇等。 公共生物. .

摘要

浸润性生长是恶性脑肿瘤如胶质母细胞瘤（GBM）致死率高的主要原因。我们在这里显示GBM细胞上调导向受体Plexin-B2以获得侵袭力。GBM干细胞中Plexin-B2的缺失限制了肿瘤的扩散，并将侵袭途径从轴突纤维束转移到血管周围。在细胞水平上，Plexin-B2调节细胞粘附性、对不同基质硬度的迁移反应和肌动球蛋白动力学，从而使GBM细胞能够留下坚硬的肿瘤体积并渗透到较软的脑实质。相应地，Plexin-B2影响的基因特征与运动调节、基质相互作用和细胞生物力学有关。在分子水平上，细胞内Ras-GAP结构域有助于Plexin-B2的功能，而GBM干细胞系之间与下游效应器Rap1/2的信号传递关系似乎不同，反映了肿瘤间的异质性。我们的研究确立了Plexin-B2作为细胞生物力学的调节剂，被GBM细胞篡夺以获得侵袭力。

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利益冲突声明

作者声明没有相互竞争的利益。

数字

图1
图1。颅内GSC移植中沿轴突纤维束弥漫性GBM浸润。
一患者源性GSC原位移植到SCID小鼠宿主纹状体的示意图。此图形面板中的所有图像均来自植入后31天的GSC线SD3（dpi）。b条31 dpi时SD3 GSC移植的冠状脑切片免疫荧光（IF）图像显示，表达人类核抗原（hum.nuc.Ag）的肿瘤细胞在纹状体和胼胝体（CC，用虚线勾勒）中弥漫浸润。层粘连蛋白IF突出了包裹血管的基底层。c（c）放大后的中频图像显示出侵袭性GBM细胞（hum.nuc.Ag+)纹状体轴突纤维束（箭头所示），以髓磷脂碱性蛋白（MBP）IF突出显示。许多单个肿瘤细胞已经从肿瘤块中移出（星号）。定量分析表明，在肿瘤体积以外的区域，MBP中发现70%以上的浸润细胞+光纤束(n个 = 三只动物的6块田地；平均值±SEM）。d日SD3 GSC移植同侧区域的IF图像显示GBM细胞沿着胼胝体（CC）的纤维轨迹侵入。注意侵入GBM细胞的细长细胞核的方向与轴突纤维轨迹对齐，但与血管轴（层粘连蛋白+).电子来自移植有SD3 GSCs的大脑的同侧纹状体（左）和中线（右）的CC的IF图像。人类整合素β1染色的肿瘤细胞突出细胞表面，显示纹状体轴突纤维束（箭头）内弥漫分布，周围被微血管（PECAM-1）包围+). 注意，纹状体纤维束和粘附的GBM细胞的方向与冠状面垂直。还请注意CC中侵入的GBM细胞呈纺锤形，细胞轴与轴突轨迹对齐，但与微血管无关。右侧的量化表示胼胝体中与血管对齐的细胞百分比(n个 = 三只动物的6块田地；平均值±SEM）。
图2
图2。Plexin-B2消融限制GBM扩散。
一Plexin-B2前体和成熟形式的结构示意图（在成熟过程中，Plexin-B2被裂解为α链和β链的非共价连接复合物）。带有Plexin-B2胞外区抗体的WB显示Plexin B2在SD2和SD3 GSC中的稳健表达。注意，细胞通常同时表达Plexin-B2的前体和成熟形式，因此具有双带模式。b条培养的GSC的IF图像显示，CRISPR KO细胞中缺乏Plexin-B2（PB2）的表面表达。底部面板显示了用同型IgG对照物染色的细胞的IF图像。c（c）注射后147天（dpi）SD2 GSC移植的冠状脑切片IF图像。注意肿瘤细胞的弥漫浸润（hum.nuc.Ag+)对照移植组纹状体和胼胝体（CC）（箭头）中，而PB2-KO GBM细胞主要局限于注射部位附近。还应注意PB2-KO移植（箭头）中肿瘤周围聚集迁移流中的肿瘤细胞聚集，与对照移植中的弥漫浸润模式相反。右侧的定量显示了GBM细胞（归一化为肿瘤核心）在肿瘤核心半径增大的环中的相对密度。n个 = 每个基因型3只小鼠。双向方差分析***P（P） < 0.001.d日CC区的IF图像显示丰富的肿瘤细胞（hum.nuc.Ag+)209dpi时，对照移植组跨越中线（虚线），但PB2-KO移植组对侧CC中检测到的肿瘤细胞要少得多。定量结果显示，在对侧CC中增量为0.3 mm的节段中发现了相对丰富的GBM细胞。n个 = 每个基因型4只小鼠。双向方差分析**P（P） < 0.01.电子移植有对照或PB2-KO SD2 GSC的小鼠的Kaplan–Meier生存曲线。两组小鼠均未死亡209 dpi(n个 = 每队列7只小鼠），反映了体内SD2 GSC的缓慢肿瘤扩展。（f）29 dpi下移植SD3 GSCs小鼠冠状脑切片的IF图像。含有PB2-KO的GBM细胞的浸润比对照细胞受到更多限制。右侧的定量显示了GBM细胞（归一化为肿瘤核心）在肿瘤核心半径增大的环中的相对密度。n个 = 每个基因型3只小鼠。双向方差分析***P（P） < 0.001.克SD3移植显示对侧CC的放大图像。中线用虚线表示。定量结果显示，在对侧CC中增量为0.3 mm的节段中发现了相对丰富的GBM细胞。n个 = 每个基因型3只小鼠。双向方差分析*P（P） < 0.05.小时Kaplan–Meier生存分析表明，接受PB2-KO SD3 GSCs颅内移植的小鼠存活时间显著长于接受对照GSCs移植的小鼠：n个 = 每组6只小鼠；中位生存期74.5天vs.49.5天*P（P） = 0.014，对数秩检验。
图3
图3。Plexin-B2缺失将优先迁移路径从轴突束转移到微血管。
一147 dpi下SD2移植脑冠状切片的典型IF图像（虚线箭头表示注射道）。而肿瘤细胞（hum.nuc.Ag+)在对照组中，纹状体以单个细胞的形式广泛浸润，在PB2-KO组中，这些细胞主要局限于移植部位，显示出聚集性增加，并以束（箭头）的形式集体浸润邻近脑组织。底部框状区域的放大图像显示，对照移植中侵入的GBM细胞偏爱纹状体纤维束（箭头），而PB2-KO细胞则偏爱血管周围浸润（箭头）。注意，迁移的PB2-KO细胞的核取向与血管轴紧密对齐（PECAM-1+). 条形图显示了沿着血管系统侵入的肿瘤细胞的数量，定义为与血管相距一个或一个以下细胞直径的细胞。n个 = 三个独立移植的9个区域；未配对的t吨测试**P（P） < 0.01.b条147 dpi下移植PB2-KO SD3 GSCs的小鼠纹状体附近邻近脑切片的IF图像。左图：在侵袭前沿，突变GBM细胞表现出明显的血管周侵袭倾向（PECAM-1），其核取向与血管轴对齐（箭头）。右图：人特异性整合素β1的IF显示PB2-KO细胞以束（箭头）的形式集体链迁移，明显避开纹状体纤维束，背景荧光信号可见。请注意，迁移的GBM细胞在侵袭前沿紧密粘附在血管上（比较左侧和右侧面板中的图像）。c（c）三维血管网络培养的图像（包含人脑微血管内皮细胞（GFP+)、周细胞和星形胶质细胞），接种有表达mCherry的PB2-KO SD2 GSCs。细胞接种后14天拍摄照片。PB2-KO细胞倾向于血管粘附（箭头）。右侧的定量显示了血管附近肿瘤细胞的相对丰度（0–20µm距离）。n个 = 每组4个独立实验。未配对的t吨测试*P（P） < 0.05.
图4
图4。Plexin-B2降低GSC中的细胞粘附性。
一左图是将3D聚集体镀在层粘连蛋白涂层表面上并在4小时后分析细胞从聚集体中分散的细胞分散测定图。中心，DAPI染色聚集物和周围分散细胞的显微照片（箭头）。右，细胞分散的量化，标准化为控制条件的平均值。方框图和胡须表示四分位数，中心线表示中值。n个 = 每组18–34个球体；单因素方差分析（ANOVA），每组与对照组进行Dunnett多重比较试验*P（P） < 0.05, **P（P） < 0.01, ***P（P） < 0.001.b条图中显示了悬滴细胞聚集分析。水滴的照片显示，播种96小时后，SD2 GSC通过所示的Plexin-B2操作形成聚集体。对，24小时和96小时时骨料数量和尺寸的量化。n个 = 每组5-11滴悬挂液；单因素方差分析（ANOVA），每组与对照组进行Dunnett多重比较试验*P（P） < 0.05, ***P（P） < 0.001.c（c）左图为不同基因型的GSC用绿色或红色CellTracker染料标记并在播种前1:1混合后的差异悬滴细胞聚集分析图。右图，24小时后SD2聚集的荧光图像显示，PB2-KO细胞聚集在中心（箭头），而对照细胞主要聚集在外围，说明PB2-KO细胞之间的粘附性更强。具有相同基因型（Ctrl+Ctrl或KO+KO）的GSC的混合物导致聚集物均匀分布。d日表达mCherry的SD2 GSCs的荧光图像，其作为聚集物嵌入3D纤维蛋白凝胶基质中。注意27天后生长/侵袭模式的显著差异：对照细胞作为单个细胞（箭头）扩散侵袭，而PB2-KO GSC以束状迁移流的形式共同侵入周围基质（箭头所示）。
图5
图5。Plexin-B2可对抗趋化作用，增强细胞运动和肌动球蛋白网络。
一Durotaxis条带分析。表达mCherry的SD2 GSC在软（~25 kPa）和硬（~30 kPa）PEG底物的交替条纹上培养10天。当对照组GSC分布在软条纹和硬条纹上时，PB2-KO细胞仅聚集在较硬的条纹上。放大的图像显示在右侧。量化测量软条纹与硬条纹的樱桃荧光信号。n个 = 每组3个独立实验*P（P） < 0.05，未配对t吨测试。b条从GSC的延时实时成像中捕获的静止帧，用Hoechst核染料跟踪（彩色线跟踪单个核）。量化结果显示，与对照组相比，PB2-KO GSC的迁移距离缩短了90分钟（见补充视频）。SD2 PB2-OE GSC也降低了运动速度，但未检测到SD3的显著变化。n个 = 每种情况下90个追踪核；单因素方差分析与Dunnett多比较检验*P（P） < 0.05; **P（P） < 0.01.c（c）顶部，使用CellMask膜染料标记的指示SD2 GSC的延时实时成像的静止帧。底部，每组中的三个选定细胞以重叠等高线图显示，间隔30分钟，超过90分钟。注意与PB2-KO和-OE条件相比，控制细胞的动态移动（参见补充视频）。d日IF图像显示与对照细胞相比，PB2-OE SD2 GSC中磷酸肌球蛋白轻链2（pMLC2，箭头）的水平增加。对，定量显示每个细胞pMLC2的IF强度水平增加（校正的总荧光定量；a.u.，任意单位）。n个 > 每种情况下30个细胞。用Dunnett的多元比较检验进行单因素方差分析*P（P） < 0.05. SD3 GSC的差异没有达到统计学意义。电子F-actin染料SPY-actin染色GSC的活细胞成像。SD2和SD3 GSC中PB2的过度表达导致肌动蛋白丝形成增加（箭头）。定量表示校正的总细胞荧光；a.u.，任意单位。n个 > 每种情况下30个细胞。用Dunnett的多元比较检验进行单因素方差分析*P（P） < 0.05.（f）工作模式。Plexin-B2控制着动肌球蛋白的动态以及入侵GBM细胞与迁移路径上的相邻细胞和基质基质的相互作用。
图6
图6。基因表达分析将Plexin-B2与GBM中的生物力学基因特征联系起来。
一与PLXNB2系列GBM患者的表达水平（Spearman相关性FDR<10%，TCGA数据库）丰富了与细胞粘附、细胞基底连接和肌动球蛋白有关的通路。左侧显示了前10个重要功能术语（MSigDB）。右，共调控基因与PLXNB2系列在人类GBM中，筛选与细胞粘附、运动/侵袭和EMT有关的基因。b条RNA-seq读取轨迹示例PLXNB2系列SD4 GSC野生型和PB2-KO基因型三个GSC克隆系的mRNA。PB2-KO株的移码突变导致PLXNB2系列非传感介导衰变（NMD）的mRNA水平。c（c）Plexin-B2 KO对上调和下调DEG的通路富集分析（四个GSC品系的所有DEG的结合；FDR<20%）。显示了前十个显著丰富的术语（MSigDB）。黄色虚线表示−log10（已调整P（P）值）=0.05。d日PB2-KO与对照GSC表达变化的GSEA显示，所有四个GSC品系的Matrisome基因集都富集（Naba等人）。富集分数的正弦形状（绿线）表示上调和下调基因的富集。
图7
图7。Plexin-B2信号传导参与Ras-GAP域。
一Plexin-B2域结构的卡通。细胞膜呈灰条状；虚线表示蛋白质分解成α链和β链。Sema，Sema域；PSI，plexin-semaphorin-整合素结构域；IPT，丛蛋白和转录因子共享的类Ig折叠；RBD，Rho结合域；GAP、GTPase激活蛋白；四个C端氨基酸形成的VTDL、PDZ域结合位点，用于PDZ-Rho-GEF或LARG蛋白的对接。b条编码Plexin-B2野生型或信号突变体cDNA的慢病毒载体图。PB2*是CRISPR抗性cDNA，由于sgRNA靶位点的同义突变（X）。dEcto缺乏胞外结构域，mGAP突变了GTPase激活域，mRBD突变了Rho结合域，dVTDL删除了PDZ结合基序。c（c）用于Plexin-B2（PB2）救援实验的悬挂液中的细胞聚集试验。照片和放大图显示，96小时后，由GSC形成的聚集物在悬挂液滴中显示出Plexin-B2突变。24小时或96小时悬挂液滴的聚集物数量和大小的定量如下所示。mGAP和dEcto Plexin-B2突变体未能拯救KO表型（标记为蓝色）。n个 = 每组5-11滴；单因素方差分析，每组的Dunnett多重比较检验与SD2-Ctrl*P（P） < 0.05, ***0.001.d日左图为表达突变Plexin-B2救援结构的GSC细胞分散分析的代表性显微照片。用DAPI核染色在4h时观察聚集物中分散的细胞。底部，量化显示了在控制条件下从标准化为平均值的球体上分离的核数。PB2 mGAP突变体未能拯救KO表型（标记为蓝色）。方框图和胡须表示四分位数，中心线表示中值。n个 = 每组18–34个球体；单因素方差分析（ANOVA），每组与对照组进行Dunnett多重比较试验*P（P） < 0.05, ***P（P） < 0.001.电子描述通过Ras-GAP域传递Plexin-B2信号以影响GBM侵袭期间细胞生物力学的模型。
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  • Plexins作为癌细胞增殖、迁移和侵袭的调节器。
    托莱达诺·S，诺伊菲尔德·G。 Toledano S等人。 癌症（巴塞尔）。2023年8月10日；15(16):4046. doi:10.3390/cancers15164046。 癌症（巴塞尔）。2023 PMID：37627074 免费PMC文章。 审查。
  • Plexin介导神经系统中的神经元发育和神经炎症反应。
    戴磊，沈克福，张春秋。 戴磊等。 组织病理学。2023年11月；38(11):1239-1248. doi:10.14670/HH-18-625。Epub 2023年4月25日。 组织病理学。2023 PMID：37170703 审查。
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    Meng Z、Li FL、Fang C、Yeoman B、Qiu Y、Wang Y、Cai X、Lin KC、Yang D、Luo M、Fu V、Ma X、Diao Y、Giancotti FG、Ren B、Engler AJ、Guan KL。 孟Z等。 《科学促进》2022年5月27日；8（21）：eabl9806。doi:10.1126/sciadv.abl9806。Epub 2022年5月25日。 科学进展2022。 PMID：35613278 免费PMC文章。
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    1. Drappatz J，Norden AD，Wen PY。抑制胶质母细胞瘤侵袭的治疗策略。专家Rev.Neurother。2009;9:519–534. doi:10.1586/ern.09.10。-内政部-公共医学
    1. 荷兰EC。多形性胶质母细胞瘤：终止因子。程序。美国国家科学院。科学。美国，2000年；97:6242–6244. doi:10.1073/pnas.97.12.6242。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. 弗吉尼亚州Cuddapah，Robel S，Watkins S，Sontheimer H。胶质瘤侵袭的神经中心观点。国家神经科学评论。2014;15:455–465. doi:10.1038/nrn3765。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学
    1. 谢勒HJ。胶质瘤的结构发育。美国癌症杂志。1938;34:333–351.
    1. Lo CM、Wang HB、Dembo M、Wang YL。细胞的运动是由基底的刚性来引导的。生物物理学。J.2000年；79:144–152. doi:10.1016/S0006-3495（00）76279-5。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

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