Nodal透過調控缺氧誘發因子促使腦瘤細胞逆分化

神經膠質瘤 (glioma) 是一種具有高度侵襲力及快速生長的腦部腫瘤，其分化程度的好壞與在臨床上的治療及復發有密切的關係。本實驗室先前研究已證實Nodal會增強神經膠質瘤細胞的增生及侵襲能力。另一部分的實驗指出Nodal會調節神經膠質瘤細胞的分化，但詳細機制尚不清楚。因此本篇研究接續探討Nodal是否透過HIF-1α增加神經膠質瘤逆分化 (de-differentiation) 現象，並促使癌幹細胞(cancer stem cell) 的形成。當小鼠原代培養 (primary culture) 的腦部星狀細胞以外緣性的基因重組Nodal (recombinant Nodal, rNodal) 處理後，會造成胚胎幹細胞標記蛋白包括Nanog、Sox2與Oct-4等的蛋白表現。此外，外緣性rNodal能增強神經膠質瘤細胞株 (U87MG) 神經球形成 (neuro sphere) 的能力。當我們轉殖Nodal載體至Nodal表現較低的腦瘤細胞株GBM中，發現Nodal過度表現會造成HIF-1α明顯上升，及細胞逆分化現象。相反的，使用Nodal蛋白的藥理拮抗劑 (antagonist)：SB431542來抑制高表現Nodal的U87MG細胞株的Nodal訊息傳遞路徑，或轉染專一性Nodal小髮夾RNA (shNodal) 至高表現Nodal的U87MG細胞株 ，結果均會造成HIF-1α表現量下降，且使神經膠質瘤細胞傾向分化良好，亦可以使CD133族群的細胞比例下降。我們透過啟動子報導基因分析法 (Reporter assay) 證明了給予Nodal受體藥理的拮抗劑SB431542，會影響HIF-1α蛋白的轉錄能力。當我們使用專一性HIF-1α小髮夾RNA (shHIF-1α) 到神經膠質瘤細胞株U87MG後，結果神經膠質瘤細胞傾向分化較好。這證明了Nodal會透過使HIF-1α表現量上升而影響神經膠質瘤細胞有分化不良的傾向，並幫助形成神經膠質瘤初始細胞 (glioma initiating cells)。本實驗期望能了解神經膠質瘤幹細胞形成的過程，並藉由從中阻斷形成機制而達到克服在臨床上治療腦瘤的困難，降低腦瘤高抗藥性及增加病患有效治療的機率。