Glioblastoma evolution and heterogeneity from a 3D whole-tumor perspective

生物 遗传异质性 胶质母细胞瘤 表观遗传学 脑瘤 肿瘤异质性 谱系(遗传) 计算生物学 癌症的体细胞进化 胶质瘤 进化生物学 癌症研究 基因 遗传学 病理 表型 DNA甲基化 癌症 基因表达 医学
作者
Radhika Mathur,Qixuan Wang,Patrick G. Schupp,Ana Nikolić,Stephanie Hilz,Chibo Hong,Nadia Grishanina,Darwin Kwok,Nicholas Stevers,Qiushi Jin,Mark W. Youngblood,Lena Stasiak,Ye Hou,Juan Wang,Takafumi N. Yamaguchi,Marisa Lafontaine,Anny Shai,Ivan Smirnov,David A. Solomon,Susan M. Chang
出处
期刊:Cell [Cell Press]
卷期号:187 (2): 446-463.e16 被引量:78
标识
DOI:10.1016/j.cell.2023.12.013
摘要

Treatment failure for the lethal brain tumor glioblastoma (GBM) is attributed to intratumoral heterogeneity and tumor evolution. We utilized 3D neuronavigation during surgical resection to acquire samples representing the whole tumor mapped by 3D spatial coordinates. Integrative tissue and single-cell analysis revealed sources of genomic, epigenomic, and microenvironmental intratumoral heterogeneity and their spatial patterning. By distinguishing tumor-wide molecular features from those with regional specificity, we inferred GBM evolutionary trajectories from neurodevelopmental lineage origins and initiating events such as chromothripsis to emergence of genetic subclones and spatially restricted activation of differential tumor and microenvironmental programs in the core, periphery, and contrast-enhancing regions. Our work depicts GBM evolution and heterogeneity from a 3D whole-tumor perspective, highlights potential therapeutic targets that might circumvent heterogeneity-related failures, and establishes an interactive platform enabling 360° visualization and analysis of 3D spatial patterns for user-selected genes, programs, and other features across whole GBM tumors.
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