在人体众多肿瘤中，胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiform，GBM）是一种极为棘手的存在。它作为最常见且侵袭性最强的原发性脑肿瘤，患者的中位生存期仅约 15 个月，严重威胁着人们的生命健康。GBM 存在有氧糖酵解现象，会产生合成代谢代谢物，这些代谢物可被邻近的 GBM 细胞利用，通过氧化磷酸化产生 ATP 。然而，有氧糖酵解影响 GBM 进展的精确分子机制却一直是个未解之谜。同时，肿瘤特异性的可变剪接（Alternative splicing，AS）会使肿瘤抗原产生变化，进而影响免疫治疗效果和患者预后。在 GBM 中，虽然 AS 广泛存在，但 β-arrestin1（ARRB1）的 AS 调控机制，以及它如何影响 GBM 的侵袭、生长和异常代谢等恶性表型，人们知之甚少。ARRB1 最初被认为是一种多功能衔接蛋白，如今发现它参与肿瘤恶性进展和免疫反应，其中 ARRB1-△exon13（del exon13）在 GBM 细胞适应恶劣环境中可能发挥作用，但它影响 GBM 生长和侵袭的机制尚不明确。正是在这样的背景下，为了深入了解 GBM 的发病机制，探寻潜在的治疗靶点，来自复旦大学附属浦东医院的研究人员开展了一系列研究。该研究成果发表在《Biochemistry and Biophysics Reports》上，为 GBM 的治疗提供了新的方向和理论依据。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：构建稳定细胞系，将 ARRB1 和 ARRB1-△exon13 过表达慢病毒及阴性对照慢病毒转染到 U87 和 T98G 细胞系中，获得稳定表达细胞系；采用蛋白质免疫印迹法（Western blot analysis）检测相关蛋白表达水平；运用细胞计数试剂盒 8（CCK8）法、集落形成实验检测细胞增殖能力；通过 Transwell 实验、划痕愈合实验评估细胞迁移和侵袭能力；利用定量实时聚合酶链反应（Quantitative real-time PCR）检测基因表达；借助免疫共沉淀（Co-immunoprecipitation）探究蛋白间相互作用；使用丙酮酸检测试剂盒测定丙酮酸含量；构建体内异种移植模型，将不同处理的细胞注射到小鼠体内观察肿瘤生长情况 。
下面来看具体的研究结果：
- ARRB1-Δexon13 的可变剪接增强 ARRB1 在 GBM 细胞系中的表达：研究人员构建了 ARRB1 正常对照（NC）、ARRB1 过表达（OE）和 ARRB1Δexon13 过表达的 U87 和 T98G 细胞系，通过 RT-PCR 检测发现，ARRB1 在 ARRB1-OE 的 GBM 细胞中的表达明显高于 ARRB1-NC 的 GBM 细胞，而在 ARRB1 Δexon13-OE 的 GBM 细胞中表达最高。这表明 ARRB1-Δexon13 的可变剪接能够增强 ARRB1 的表达。
- ARRB1-Δexon13 的可变剪接增强 GBM 细胞系的增殖和迁移能力：通过 CCK8 实验和集落形成实验，研究发现 ARRB1-OE 异构体相比 ARRB1-NC 异构体促进了 GBM 细胞的增殖，而 ARRB1△exon13-OE 异构体的促进作用更强。在细胞划痕实验和 Transwell 实验中，ARRB1-OE 异构体促进了 GBM 细胞的迁移，ARRB1-△exon13 异构体进一步增强了这种作用。这充分说明 ARRB1-△exon13 与 GBM 的增殖和侵袭密切相关。
- 2-DG 可抑制 ARRB1-△exon13 促进恶性进展的作用：研究人员使用糖酵解抑制剂 2-Deoxy-d - 葡萄糖（2-DG）处理 GBM 细胞，进行增殖和迁移相关实验。结果显示，2-DG 能够部分抑制 ARRB1-△exon13 异构体促进 GBM 恶性进展的能力，限制细胞的葡萄糖摄取，有效抑制了表达 ARRB1-△exon13 的 GBM 细胞的迁移和侵袭能力。这表明糖酵解抑制剂可以对抗 ARRB1-△exon13 的促癌作用。
- ARRB1 与糖酵解相关酶 ALDOA 和 ENO1 结合：通过免疫印迹检测糖酵解相关酶的表达，发现 ARRB1 过表达会使 ALDOA 表达增加，ARRB1-Δexon13 异构体进一步上调其表达。Western blot 和 Co-IP 实验表明，ARRB1-Δexon13 相比 ARRB1 野生型增强了 ALDOA 和 ENO1 等酶的表达，证实了 ARRB1 与这些糖酵解相关蛋白之间存在相互作用。
- ARRB1-Δexon13 异构体增加丙酮酸含量：研究发现，ARRB1 过表达后，GBM 细胞中的丙酮酸水平相比 ARRB1-NC 异构体显著增加，而 ARRB1Δexon13-OE 异构体使丙酮酸水平的增加更为明显。这说明 ARRB1-Δexon13 异构体与 GBM 中高丙酮酸含量相关。
- 体内实验表明 ARRB1-△exon13 异构体促进肿瘤生长：在小鼠体内构建 GBM 模型，观察发现 ARRB1-△exon13 异构体相比 ARRB1-NC 和 ARRB1-OE 异构体，显著促进了肿瘤的生长。这进一步验证了 ARRB1-△exon13 在体内的促癌作用。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：ARRB1 能够促进 GBM 的增生和侵袭，ARRB1-△exon13 异构体进一步强化了这些作用。ARRB1 参与糖酵解途径，它与糖酵解相关蛋白 ALDOA 和 ENO1 相互作用，ARRB1-△exon13 异构体通过与这些蛋白结合，增强 GBM 细胞的糖酵解过程，增加丙酮酸含量，为 GBM 细胞的生长和侵袭提供能量，从而促进 GBM 细胞的增殖和迁移。在讨论部分，研究人员指出，虽然可变剪接在肿瘤研究中备受关注，但 GBM 中 AS 与剪接因子关系的研究仍有限。ARRB1-△exon13 作为 AS 的产物，与 GBM 的增殖、转移和代谢重编程相关。此外，2-DG 虽能部分抑制 ARRB1-△exon13 的促癌作用，但单独使用 2-DG 治疗肿瘤的效果和对肿瘤放疗反应的影响还存在争议。
该研究首次深入探究了 ARRB1-△exon13 通过影响糖酵解来调控 GBM 增殖和迁移的作用，为 GBM 的治疗提供了潜在的新靶点，有望通过针对 ARRB1-△exon13 的靶向治疗，同时干预肿瘤代谢，提高传统癌症治疗方法诱导癌细胞死亡的效果。不过，目前研究仅基于体内外实验，还需临床研究进一步验证，并且在体外实验方面也还有更多工作需要开展，以更全面地了解 ARRB1-△exon13 在 GBM 中的作用。
