胶质母细胞瘤（Glioblastoma,GBM）是最常见也是最致命的原发性颅内肿瘤,患者中位生存期为15-23个月。研究认为GBM细胞中具有部分异质性和可塑性的胶质瘤干细胞亚群（Glioma stem cells,GSCs）,这些GSCs是肿瘤治疗抵抗的主要原因之一。目前,基于基因表达与信号通路激活情况,GBM可以划分为4种分子分型,即经典型、前神经元型、间充质型和神经元型,不同分型中存在特异的分子特征。其中,间充质型中TGF-β/Smad（Transforming Growth Factor β/Smad）通路激活水平较高,对化疗放疗敏感较差。前神经元型中异柠檬酸脱氢酶1（isocitrate dehydrogenase1,IDH1）突变达30%,且缺氧诱导因子1-α（hypoxia-inducible factor-1 α,HIF-1α）通路激活水平较高,但预后生存最好。不同分型间也可相互转换,如前神经元型在应激条件下可转化为间充质型。因而,是否存在特异性地调控转换关键核心因子?及其促进不同分子分型维持或转化的分子机制,仍不清晰,潜在的分子靶标对临床精准治疗可能具有指导意义。在本研究中,我们研究发现前神经元型中IDH1突变导致α-酮戊二酸（2-Ketoglutaric acid,α-KG）主要转化为 α-羟基戊二酸（α-Hydroxyglutaric acid,α-HG）,抑制了 HIF1α蛋白降解而使HIF1α蛋白总体水平表达上调。且IDH1突变下调了 HIF1-α的启动子区域甲基化,进一步促进HIF1-α转录与表达增加。同时,GSCs中因HIF1α蛋白表达提升负调控细胞因子TGF-β1的表达,导致TGF-β/Smad信号通路的激活水平降低。进一步分析前神经元与间充质型中可能与TGF-β信号通路相关的因子,我们发现下游关键蛋白Smad3,其与核内转录抑制因子E2F转录因子4（E2F transcription factor 4,E2F4）相互作用,维持前神经元型的分子特征。而在间充质型GSCs中,棕榈酰转移酶ZDHHC19通过棕榈酰修饰Smad3,促进其转运至细胞膜而被TGF-β1受体磷酸化,磷酸化修饰的Smad3随后进入细胞核与转录辅助因子腺病毒E1A相关蛋白p300（E1A binding protein p300,EP300）相互作用,促进间充质型特征基因表达,维持间充质型的分子特征。针对前神经元型IDH突变的GSCs中HIF1-α高表达,以及间充质型GSCs中Smad3棕榈酰化修饰特点,利用化学干扰的手段,发现HIF1-α抑制剂GN44028,以及Smad3抑制剂（E）-SIS3或棕榈酰化抑制剂2-溴棕榈酸（2-bromopalmitate）可分别显著地抑制前神经元型和间充质型GSCs细胞活力。这些结果揭示Smad3参与的TGF-β信号通路可能是前神经元型与间充质型转换的重要调节因子,靶向其有可能有力的杀伤GSCs。综合分析,围绕肿瘤干细胞的异质性,以及决定肿瘤干细胞异质性的特异性分子表达特征与分子分型的相关性开展研究。我们的结果表明在前神经元型GBM细胞中,IDH1突变引起GSCs中HIF-1α的高表达,且抑制TGF-β信号通路是前神经元型中一个重要特征。反之,ZDHHC19介导的Smad3棕榈酰化修饰与TGF-β/Smad3信号通路的高度激活是间充质型GSCs的重要特征,且Smad3在不同分子分型中存在不同特性的转录结合因子,激活或抑制其转录调控功能。利用特异性小分子抑制剂靶向Smad3或HIF-1α有可能成为胶质瘤精准治疗的潜在策略。