多形性胶质母细胞瘤是一种侵袭性脑肿瘤,由于其侵袭性生长动力学,其存活率是所有人类癌症中最低的。这些动力学导致复发性肿瘤袋隐藏在医学影像之外,而标准的放射治疗和手术边缘无法覆盖这些肿瘤袋。通过偏微分方程 (PDE) 对肿瘤生长进行数学建模是众所周知的;然而,由于运行时间长、患者间解剖差异大以及忽略患者当前肿瘤的初始条件,它仍未在临床实践中采用。本研究提出了一种多形性胶质母细胞瘤肿瘤演化模型 GlioMod,旨在学习肿瘤浓度和大脑几何形状的时空特征,以制定个性化治疗计划。使用基于 PDE 的建模,从真实患者解剖结构生成 6,000 个合成肿瘤的数据集。我们的模型采用图像到图像回归,使用一种新颖的编码器-解码器架构来预测未来状态下的肿瘤浓度。 GlioMod 的测试是模拟肿瘤生长和重建患者解剖结构,在 900 对未见脑几何结构上与 PDE 求解的未来肿瘤浓度相对应。我们证明,通过神经建模实现的时空背景可以产生针对患者个性化的肿瘤演化预测,并且仍然可以推广到未见解剖结构。其性能在三个方面衡量:(1) 回归误差率、(2) 定量和定性组织一致性,以及 (3) 与最先进的数值求解器相比的运行时间。结果表明,GlioMod 可以高精度地预测肿瘤生长,速度提高了 2 个数量级,因此适合临床使用。GlioMod 是一个开源软件包,其中包括我们研究中从患者生成的合成肿瘤数据。
术后多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 的分割对于肿瘤治疗场 (TTFields) 治疗规划和其他临床应用至关重要。最近开发的用于术前 GBM 分割的方法在术后 GBM MRI 扫描中表现不佳。在本文中,我们提出了一种用于术后患者 GBM 分割的方法。我们的方法在目标函数中结合了一组分割网络和 Kullback-Leibler 散度一致性得分,以估计预测标签不确定性并应对噪声标签和观察者间差异。此外,我们的方法整合了手术类型并计算非肿瘤组织轮廓以自动分割肿瘤。我们在接受 TTFields 治疗的 340 次增强 T1 MRI 扫描数据集上训练和验证了我们的方法(270 次扫描用于训练,70 次扫描用于测试)。为了进行验证,我们开发了一个使用不确定性图和分割结果的工具。我们的工具可以对组织进行可视化和快速编辑,以根据用户偏好改善结果。三位医生在 12 次不同的 MRI 扫描中审查并评分了我们的分割和编辑工具。验证集平均 (SD) Dice 分数分别为整个肿瘤、切除、坏死核心和增强组织的 0.81 (0.11)、0.71 (0.24)、0.64 (0.25) 和 0.68 (0.19)。医生将 72% 的分割 GBM 评为可用于治疗计划或更好。另外 22% 可以在合理的时间内手动编辑以获得临床上可接受的结果。根据这些结果,提出的 GBM 分割方法可以集成到 TTFields 治疗计划软件中,以缩短计划过程。总而言之,我们通过手术类型、解剖信息和不确定性可视化扩展了最先进的术前 GBM 分割方法,以促进 TTFields 治疗计划中术后 GBM 的临床可行分割。
用于诊断的纳米材料的开发使得预后和结果更加精确。使用具有不同分子组成的纳米材料的无机、有机或混合纳米粒子,如量子点、细胞外囊泡系统等,已被广泛探索作为克服血脑屏障、靶向脑组织和肿瘤的更好策略。多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是中枢神经系统最常见、最具侵袭性的原发性肿瘤,预后短暂且确定。早期检测的延迟被认为是设计出一种精确、有效且预后最乐观的治疗方法的关键挑战。因此,本篇小型评论重点讨论了最近在文献中提出的关于纳米结构的使用、设计和应用在 GBM 诊断中的不同策略。
1 CEINGE-Advanced Biotechnologies,Via G. Salvatore 486, 80145 Napoli,意大利; dellamonica@ceinge.unina.it(RDM);mariella.cuomo@unina.it(MC);buonaiutom@ceinge.unina.it(MB);costabile@ceinge.unina.it(DC)2 那波利费德里科二世大学分子医学和医学生物技术系,Via S. Pansini 5, 80131 Napoli,意大利 3 SEMM-欧洲分子医学学院,那波利费德里科二世大学,Via G. Salvatore 486, 80145 Napoli,意大利 4 那波利费德里科二世大学病理学系,Via S. Pansini 5, 80131 Napoli,意大利; aduanahmed.franca@unina.it (RAF); marialaura.delbasso@unina.it (MDBDC) 5 神经外科科室,“Ospedale del Mare”医院,Via E. Russo 11, 80147 Napoli,意大利;giuseppecatapano@libero.it 6 意大利国家研究委员会实验内分泌和肿瘤学研究所“G. Salvatore”,Via S. Pansini 5, 80131 Napoli,意大利 * 通讯地址:chiariot@unina.it (LC); visconti@unina.it (RV)
目前,用于航空航天结构的铝 (Al) 整体加固圆柱体 (ISC) 的旋压成型受到可用合金的限制,这些合金能够承受该工艺固有的严重塑性变形。在本次研究中,对三种商用铝合金 (指定为 6061、2139 和 5083) 进行了拉伸测试和成型试验,以确定最能预测旋压和流动成型性的机械性能。Al 6061 在成型试验中表现最佳,因为它符合最终零件的几何形状,这与拉伸测试期间的高总伸长率和面积减少百分比相一致。相比之下,Al 2139 和 Al 5083 在五次旋压成型中的第三次都失败了,可能是因为总伸长率和面积减少百分比值较低。 Al 2139 和 Al 5083 确实表现出比 Al 6061 更高的强度、弹性模量和断裂韧性。这些发现强调了提高 Al 2139 和 Al 5083 的成形性以生产机械性能优于 Al 6061 的完全成形部件的重要性。
多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是最常见且最具侵袭性的脑癌,由于恶性细胞对常规疗法具有固有的耐药性,治疗选择通常受到限制。我们研究了使用 BH3 模拟药物在人类 GBM 细胞系中触发程序性细胞死亡 (PCD) 的影响。我们证明,与使用替莫唑胺或溴结构域抑制剂 JQ1 的常规体外疗法相比,同时靶向促存活蛋白 BCL-XL 和 MCL-1 可更有效地杀死六种 GBM 细胞系。与单一药物治疗相比,在使用 TMZ 或 JQ1 联合 BCL-XL 抑制剂的双重治疗下,U251 和 SNB-19 细胞中观察到细胞杀伤力增强。这反映在 caspase-3 的大量裂解/活化以及 PARP1 的裂解(凋亡标志物)中。与使用 BCL-2 抑制剂 Venetoclax 和 BCL-XL 抑制剂的双重治疗相比,使用针对 BCL-XL 和 MCL-1 的 BH3 模拟物组合更容易杀死 U251 和 SNB-19 细胞。BAX 和 BAK(内在凋亡的基本执行者)的共同丧失使 U251 和 SNB-19 细胞对任何测试的药物组合都具有抗药性,表明凋亡是导致它们死亡的原因。在 GBM 的原位小鼠模型中,我们证明 BCL-XL 抑制剂 A1331852 可以渗透到大脑中,在肿瘤和健康大脑区域均检测到 A1331852。我们还研究了将铁死亡的小分子诱导剂 erastin 和 RSL3 与 BH3 模拟药物相结合的影响。我们发现 BCL-XL 或 MCL-1 抑制剂可与铁死亡诱导剂有效协同杀死 U251 细胞。总体而言,这些发现证明了双重靶向 GBM 中不同 PCD 信号通路的潜力,并可能指导 BCL-XL 抑制剂和铁死亡诱导剂与标准护理治疗的结合使用,以改善 GBM 疗法。
1 波兰 AGH 科技大学物理与应用计算机科学学院,Al. Mickiewicz 30, 30-059 克拉科夫;Karolina.Planeta@fis.agh.edu.pl(KP);Natalia.Janik-Olchawa@fis.agh.edu.pl(NJ-O.)2 波兰雅盖隆大学动物学和生物医学研究所,Golebia 24, 31-007 克拉科夫;Zuzanna.Setkowicz-Janeczko@uj.edu.pl(ZS);K.Janeczko@uj.edu.pl(KJ)3 卡尔斯鲁厄理工学院同步辐射应用实验室,Kaiserstr. 12, D-76131 卡尔斯鲁厄,德国;Czyzycki@kit.edu(MC); Tilo.Baumbach@kit.edu (TB) 4 雅盖隆大学生物化学生物物理与生物技术学院,Golebia 24, 31-007 克拉科夫,波兰;Damian.Ryszawy@uj.edu.pl 5 卡尔斯鲁厄理工学院光子科学与同步辐射研究所,Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, D-76344 Eggenstein-Leopoldshafen,德国;R.Simon@kit.edu * 通讯地址:Joanna.Chwiej@fis.agh.edu.pl † 上述作者对本研究贡献相同。‡ 作者遗憾地宣布,年轻的科学家、我们的好朋友 Damian Ryszawy 在本文最终准备好之前突然去世。
摘要。背景/目的:晚期未分化多形性肉瘤 (UPS) 预后不良,很少有治疗方法可以改善总体生存率。最近,第三代哺乳动物雷帕霉素靶点 (mTOR) 激酶抑制剂 Rapalink-1 已被开发并被证明对其他肿瘤有效。然而,mTOR 抑制剂已被证明会诱导自噬和对抗癌药物的耐药性。本研究旨在研究 Rapalink-1 与自噬抑制剂的抗肿瘤作用。材料和方法:通过细胞活力分析、蛋白质印迹、流式细胞术和免疫荧光检查 Rapalink-1 和/或羟氯喹在三种 UPS 细胞系中的抗肿瘤作用。结果:Rapalink-1 降低细胞增殖并抑制 PI3K/mTOR 通路。 Rapalink-1与羟氯喹联合治疗比单独使用Rapalink-1治疗增强了抗肿瘤效果,因为Rapalink-1通过阻断mTOR抑制剂的自噬诱导作用而增强。结论:Rapalink-1与羟氯喹联合治疗可作为治疗UPS的潜在药物。
摘要:多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是一种恶性、高度侵袭性的 IV 级脑肿瘤,可迅速渗入附近组织,由于其预后不良和治疗方法有限而引起了广泛关注。在 GBM 中,几乎所有肿瘤细胞都表现出异常的细胞表面糖基化模式,这是由于其生物合成或合成后修饰过程的改变。由于神经节苷脂 (GG) 被认为是肿瘤相关抗原,我们在此对从 GBM 样本中提取和纯化的天然神经节苷脂混合物进行了全面分析。为此,我们对高效离子淌度分离质谱 (IMS MS) 进行了彻底优化,以发现 GBM 特异性结构并评估其作为肿瘤标志物或可能的相关抗原的作用。根据电荷状态、碳水化合物链长度、唾液酸化程度和神经酰胺组成,通过 IMS 分离 GG,鉴定出不少于 160 种不同成分,是之前鉴定结构数量的 3 倍。检测到的 GG 和脱唾液酸 GG 的特点是神经酰胺和聚糖组成具有高度异质性,包含多达五个 Neu5Ac 残基。发现肿瘤以相等且高比例的 GD3 和 GT1 形式为主,神经酰胺中 C24:1 脂肪酸的含量较高。通过仅出现一个迁移率特征和诊断性碎片离子,使用碰撞诱导解离 (CID) 进行的 IMS 串联质谱首次揭示了新提出的 GT1c(d18:1/24:1) 的存在,作为一种潜在的 GBM 标记物。关键词:人类多形性胶质母细胞瘤、神经节苷脂、生物标志物、离子迁移分离/质谱法 (IMS MS)、碰撞诱导解离
简单总结:多形性胶质母细胞瘤 (GBM) 是最致命的肿瘤之一。GBM 干细胞的高度侵袭性和存在,以及限制化疗药物进入肿瘤块的血脑屏障 (BBB),导致治疗失败的可能性很高。最近的发展发现,纳米粒子可以与脂质体、树枝状聚合物、金属铁或聚合物胶束结合,从而增强载药化合物有效穿透 BBB 的能力,从而为克服 GBM 干细胞介导的化疗和放射疗法耐药性提供了新的可能性。此外,还出现了使用纳米载体在动物模型中成功治疗 GBM 的新兴策略。本综述重点介绍了纳米技术和基于纳米载体的药物输送在治疗 GBM 方面的最新发展,这可能是这种肿瘤实体的一种有前途的治疗策略。