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神经胶质瘤是一类恶性脑肿瘤,占中枢神经系统恶性肿瘤的80%以上,而这其中有接近50%属于恶性程度最高的多形性胶质母细胞瘤。传统的治疗手段如手术切除、放疗及化疗均不能完全治愈,往往伴随着肿瘤复发使病情进一步恶化,据统计,胶质母细胞瘤患者的平均生存期不超过14个月。最近研究表明存在一小群称为肿瘤起始细胞/肿瘤干细胞的细胞亚群对多种肿瘤的发生、维持及复发起到关键作用,它们具有和正常干细胞类似的特征如自我更新以及分化潜能性,并能在免疫缺陷小鼠中能产生与原发肿瘤类似的肿瘤。肿瘤干细胞能异常激活与正常胚胎发育相关的基因来维持自我更新以及促进肿瘤生长。同源域家族转录因子PRRX1在小鼠胚胎期骨骼发育、肢体发生以及多种实体瘤的侵袭过程中发挥关键作用,但是具体机制仍不清楚。我们研究了PRRX1在小鼠大脑皮层发育过程以及人胶质瘤发生过程中的功能,发现Prrx1在胚胎大脑皮层发育过程中能维持神经前体细胞的干性,敲低Prrx1能抑制神经前体细胞的自我更新并促进神经元产生。敲低或过表达Prrx1均能抑制神经元的正常分化和迁移。我们进一步探索在人脑胶质瘤中PRRX1发挥的功能,发现相对正常神经前体细胞或正常脑组织,胶质母细胞瘤肿瘤样本中的PRRX1表达量明显升高。免疫荧光染色发现PRRX1与肿瘤干细胞标记分子CD133及SOX2存在广泛共定位。在胶质瘤细胞系如U87MG和U251中敲低PRRX1能显著抑制细胞的增殖以及致瘤性。为进一步探究PRRX1与肿瘤干细胞的关系,我们从新鲜胶质母细胞瘤样本中分离肿瘤干细胞做体外培养,这些细胞高表达干性标记物NESTIN及SOX2等,并具有多潜能性和裸鼠成瘤性,在合适的分化条件下可分化成星形胶质细胞或血管周细胞等。在这些肿瘤干细胞中敲低PRRX1能显著抑制它们的自我更新和肿瘤发生,体外过表达PRRX1A或PRRX1B均能完全恢复敲低PRRX1的表型。但在非胶质瘤细胞系如293T及HeLa细胞中敲低PRRX1并不影响其增殖能力。为深入探索PRRX1维持肿瘤干细胞干性的分子机制,我们在肿瘤干细胞中敲低或过表达PRRX1后,通过RNA-seq检测转录组变化情况。发现PRRX1能正调控多巴胺受体基因DRD2的表达。过表达PRRX1A或PRX1B均能显著激活DRD2启动子驱动的荧光报告基因的表达。进一步通过ChIP-qPCR检测到PRRX1A和PRRX1B都能结合DRD2的启动子区域。在永生化的人神经前体细胞(hNPC)、胶质瘤干细胞(GICs)、及普通胶质瘤细胞系A172及T98G中检测了敲低PRRX1后DRD2的变化情况,在hNPC和GICs中敲低PRRX1对DRD2的影响程度更为显著。应用CD133磁珠从新鲜高级别胶质瘤标本中分选出CD133阳性细胞,发现PRRX1和DRD2在CD133+细胞亚群中能显著富集。而且用D2受体的拮抗剂处理或者敲低DRD2的表达均能抑制胶质瘤干细胞的增殖。在肿瘤干细胞中过表达DRD2的2个不同的剪接异构体D2S或者D2L均能部分恢复敲低PRRX1的表型,这种方式并不依赖D2受体激动剂Quinpirole的存在。我们进一步发现PRRX1通过正调控DRD2激活肿瘤干细胞的ERK与PI3K/AKT 通路。我们的发现揭示了转录因子PRRX1在胶质瘤干细胞及胶质瘤发生过程中新的功能和机制,对于今后靶向治疗胶质瘤提供了新的方向。