目的:胶质母细胞瘤是中枢神经系统常见的恶性肿瘤,其死亡率、复发率均居高不下,5年生存率低于10%。多数患者经手术、放射治疗和化学治疗后,仍然在短时间内出现复发,具体复发机制尚未阐明。神经干细胞(NSCs)往往存在于哺乳动物胚胎中枢神经系统的海马、纹状体、大脑皮层及室管膜下区(SVZ),是一类具有多向分化及无限增殖潜能的细胞群,在成体中,只有海马和SVZ保留有NSCs。NSCs参与损伤修复、神经细胞再生、神经退行性疾病、炎症反应等过程。经临床观察及文献复习发现,复发的胶质母细胞瘤往往与SVZ关系密切,且发生于SVZ附近的胶质母细胞瘤其总生存期多在12个月之内,显著短于非SVZ附近肿瘤患者的36个月,提示SVZ内的NSCs可能参与胶质母细胞瘤的复发。细胞外囊泡(EVs)是一类由细胞分泌至细胞外间隙的直径为30-1000nm的囊泡样结构。研究发现人体内几乎所有种类的细胞均可分泌EVs,其中肿瘤细胞分泌的EVs显著高于正常细胞。目前已证实,EVs参与多种肿瘤的发生、侵袭、远处转移、血管生成和耐药等病理过程。在胶质母细胞瘤中,EVs介导了细胞间重要蛋白分子和RNA的转运,发挥了信号传递的作用。我们拟探索胶质母细胞瘤来源的EVs是否通过NSCs在胶质母细胞瘤的复发过程中发挥重要作用。方法:利用体内成瘤的方法选取适合的人胶质母细胞瘤细胞系及人胶质母细胞瘤原代培养细胞。将选定的胶质母细胞瘤细胞进行无血清培养,并提取其分泌的细胞外囊泡。对细胞外囊泡进行透射电镜、蛋白免疫印迹和流式细胞仪囊泡表面标记物检测。对获得的神经干细胞进行细胞表面标记分子免疫荧光检测。随后进行胶质母细胞来源的细胞外囊泡对神经干细胞的体外诱导实验。设计不同的实验条件及相关对照组,排除干扰因素的作用。对诱导后的细胞进行生物学功能检测,包括细胞增殖能力检测,细胞迁移能力检测,软琼脂细胞克隆形成能力检测,细胞侵袭能力检测,细胞体内成瘤能力检测。对诱导后的细胞进行单细胞测序并数据分析,在单细胞转录组水平揭示神经干细胞经胶质母细胞瘤来源的细胞外囊泡诱导分化过程中所发生的改变。结果:利用体内成瘤的方法筛选出Ln229细胞系作为实验对象。经过无血清培养、提取细胞外囊泡并鉴定,获得了符合要求的胶质母细胞瘤来源的细胞外囊泡。神经干细胞细胞球经胶质母细胞瘤来源的细胞外囊泡诱导后出现贴壁分化生长现象,并向周围琼脂表面放射性扩散生长。分化后细胞的增殖速度、Ki67的表达率、迁移能力与Ln229细胞相比没有显著差异;分化后的细胞具有明显的克隆形成能力,并且具有向周围琼脂侵袭的能力;Transwell实验发现分化后的细胞与神经干细胞相比具有明显的侵袭能力;分化后的细胞可以显著加速Ln299细胞在裸鼠皮下肿瘤形成。分化后的细胞和Ln229细胞混合成瘤后,肿瘤组织经免疫组化检测发现,高倍镜下平均有丝分裂相数目、Ki67阳性率、Sox2阳性细胞数目均显著高于对照组。10172个分化后的细胞经单细胞测序并数据分析后发现,10172个细胞可分为9个亚群,不同的细胞亚群具有不同的基因表达,其中第8亚群细胞与胶质瘤关系密切,对此亚群进行WGCNA分析发现,CXCL14、EFEMP1、S100B和SCRG1在此亚群的基因表达网络中具有重要作用,Violin分析发现与阴性对照及其他亚群细胞相比,上述基因的表达在第8亚群细胞具有独特模式。KEGG分析发现,与阴性对照相比,第8亚群细胞中富集到PPAR信号通路。蛋白互作分析发现,CANX可能与多个重要蛋白分子有直接相互作用;通过joint-tSNE和标志基因分析发现,HMGA1、LGALS3、LGALS1、PDPN、EMP1、GLIPR1、CD44的表达可能与NSCs的恶性转变密切相关。结论:胶质母细胞瘤来源的细胞外囊泡能够体外诱导神经干细胞发生恶性转化,细胞外囊泡具有信号传递的能力,恶性转化后的神经干细胞具有类胶质瘤性质,能够表达分化标记物,并且在增殖、克隆形成、迁移和侵袭等方面能力显著增强,能够加速胶质母细胞瘤体内成瘤。在这一转化过程中,CXCL14、EFEMP1、S100B和SCRG1可能发挥重要作用,PPAR信号通路的活化可能参与其中,HMGA1、LGALS3、LGALS1、PDPN、EMP1、GLIPR1、CD44的表达也可能与NSC的恶性转变密切相关。