神经母细胞瘤，作为儿童最常见的颅外实体瘤，其复杂多变的细胞状态和对现有治疗的耐受性，使得高风险患者的五年生存率低于50%，预后极差。尽管科研人员已对肿瘤亚型进行了深入分类，但驱动其发育可塑性的深层调控机制，以及如何有效干预这些恶性转变，仍是当前癌症研究领域的重大挑战。
创新技术揭示神经母细胞瘤恶性机制
近日，一项由苏州大学附属儿童医院汪健教授和瑞典卡罗林斯卡医学院Yizhou Hu教授团队共同主导的突破性研究，在国际顶尖期刊《Developmental Cell》上发表。该研究巧妙整合了小鼠自发性肿瘤模型的单细胞多组学数据与人类患者样本的空间转录组学数据，旨在全面解析神经母细胞瘤的发育可塑性。研究团队成功识别出高风险肿瘤中存在的关键发育中间状态，特别是命名为“桥接（bridge）”的中间细胞类型，其与广泛的表观遗传预设相关，并具备多种谱系转变的潜在能力。这些发现为理解神经母细胞瘤的复杂性提供了全新视角，并为开发更有效的靶向药和抗癌药指明了方向。
重建发育轨迹：识别肿瘤易感性中间状态
研究人员首先通过整合人类与小鼠的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，精细重建了从躯干神经嵴细胞向多种分化后细胞类型（如嗜铬细胞、Schwann细胞前体及间充质细胞）的发育轨迹。通过改进的SWAPLINE分析工具，他们成功整合了超过1.6万个细胞，清晰描绘了十种关键细胞类型及其在两个物种中保守的发育路径。标记基因分析进一步确认，CTTNBP2和E2F7是“桥接”中间状态的保守标记。值得注意的是，人类数据中“连接细胞”和“早期神经母细胞”的比例显著高于小鼠，这暗示人类在这些中间发育阶段可能具有更长的命运决策期，从而增加了神经母细胞瘤发生的易感性。
图1 整合后的神经嵴细胞发育图谱
肿瘤细胞状态与临床预后：高危“桥接”状态的发现
为深入理解神经母细胞瘤与神经嵴发育的关联，研究团队将49位患者的肿瘤细胞单细胞/单核RNA测序数据整合到神经嵴发育图谱中，识别出七种不同的肿瘤发育状态。多数肿瘤细胞呈现交感肾上腺谱系特征，而少部分则表现出间充质/神经嵴样状态，两者通过“桥接”和“连接”中间状态相互关联。RNA速度分析揭示，这些中间状态具有高度的发育可塑性和未确定命运，提示它们可能驱动肿瘤的恶性进展。更重要的是，通过单细胞RNA测序数据训练的分类器显示，“桥接”状态在高危病例中显著富集，并与更差的临床预后（包括更低的总生存率和无事件生存率）密切相关，即使在MYCN野生型患者中也存在这一趋势。这明确指出，“桥接”状态代表了一种高度恶性、预后不良的神经母细胞瘤细胞群体，是未来抗癌药研发需要重点关注的治疗靶点。
图2 所有患者和MYCN野生型患者的OS和EFS曲线
分子机制解析：转录因子与表观遗传调控
研究进一步探讨了神经母细胞瘤细胞如何实现发育状态转变及其分子调控机制。通过小鼠模型中的单细胞多组学技术（scRNA-seq + ATAC-seq），研究发现即使在转录水平上已分化的肿瘤细胞，在染色质水平上仍保留潜在的祖细胞能力，尤其在高风险的“桥接”和神经嵴样细胞状态中表现明显。这表明表观遗传预设赋予了神经母细胞瘤发育灵活性。通过SCENIC+分析，研究人员识别出121个核心转录因子（TF），其中16个保守的转录因子（如E2F7、E2F8、BRCA1和NFIA）在恶性状态中显著富集，并与患者预后不良密切相关。这些结果强调了特定谱系相关转录因子，特别是E2F7，作为神经母细胞瘤可塑性的重要调控因子和潜在治疗靶点的价值。
深入研究发现，E2F7在高风险的“桥接态”和神经嵴样状态中富集，能够通过增强细胞增殖、侵袭能力并将细胞重编程至未分化状态，从而促进肿瘤恶性进展。相反，HMX1作为一个与神经分化相关的转录因子，在MYCN野生型患者中与更好的预后相关。在MYCN野生型细胞中，HMX1的过表达促进了交感神经样分化，抑制了肿瘤生长，并激活了TRKA信号通路；然而，在MYCN扩增型细胞中，这一效应被MYCN/HDAC1复合物所阻断。令人鼓舞的是，通过抑制HDAC1可以恢复HMX1对TRKA的激活作用，从而在MYCN扩增型细胞中抑制恶性行为。这些发现揭示了E2F7与HMX1在调控神经母细胞瘤细胞发育可塑性和恶性程度中的相反作用，为开发针对特定细胞状态的靶向药提供了理论依据。
图3 E2F7和MYCN/HDAC对肿瘤细胞状态的作用模型
肿瘤微环境：恶性进展的“帮凶”
研究还利用空间转录组技术分析了高危与低危神经母细胞瘤组织，发现“桥接态”和“连接态”主要出现在高危肿瘤中。这些恶性细胞状态常与癌相关成纤维细胞（CAFs）和肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）共定位，且两者之间的配体–受体相互作用显著增强，特别是在神经嵴态和“桥接态”中。通路分析显示，这些相互作用通过细胞外基质（ECM）重塑、TGF-β、Notch和HIF-1信号通路促进肿瘤细胞向间充质特征转变。共培养实验进一步证实，当肿瘤细胞靠近CAFs或TAMs时，间充质标志物表达增加，这充分说明肿瘤微环境在促进神经母细胞瘤细胞可塑性和恶性进展中的关键作用。理解并干预这些微环境因素，有望成为抗癌药研发的又一重要方向。
图4 空间转录数据揭示的神经母细胞瘤中的细胞状态
研究总结与未来展望
综上所述，这项开创性研究结合了单细胞转录组、多组学和空间转录组技术，首次全面描绘了神经母细胞瘤的发展状态图谱及其精密的调控机制。研究不仅识别出七种不同的细胞状态，更明确指出“桥接状态”和“神经嵴样状态”是高危肿瘤进展和不良预后的关键驱动因素，且其恶性程度与MYCN扩增无关。神经母细胞瘤细胞展现出明显的表观遗传预设，表明其具有潜在的可塑性，并受特定转录因子调控及微环境影响。功能实验证实，E2F7可促进恶性去分化，而HMX1在MYCN野生型细胞中可诱导分化，但在MYCN扩增型肿瘤中作用受抑制。空间分析进一步揭示，肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）和癌相关成纤维细胞（CAFs）通过近距离相互作用维持高危细胞状态，并通过多种信号通路增强间充质特征。
这项研究深刻揭示了神经母细胞瘤细胞如何利用内在的遗传信号和外在的微环境线索促进恶性进展及状态转化，为癌症治疗带来了新的希望。它明确指出，以细胞状态为靶点的基因调控网络和微环境干预，有望成为未来靶向药和抗癌药研发的全新策略，为神经母细胞瘤患者带来更精准、更有效的治疗方案。对于寻求海外购药或了解最新靶向药信息的患者及家属而言，关注此类前沿研究进展至关重要，因为它们预示着未来抗癌药的突破方向。
