Exosomes can mediate a dynamic method of communication between malignancies, including those sequestered in the central nervous system and the immune system. We sought to determine whether exosomes from glioblastoma (GBM)-derived stem cells (GSCs) can induce immunosuppression. We report that GSC-derived exosomes (GDEs) have a predilection for monocytes, the precursor to macrophages. The GDEs traverse the monocyte cytoplasm, cause a reorganization of the actin cytoskeleton, and skew monocytes toward the immune suppresive M2 phenotype, including programmed death-ligand 1 (PD-L1) expression. Mass spectrometry analysis demonstrated that the GDEs contain a variety of components, including members of the signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) pathway that functionally mediate this immune suppressive switch. Western blot analysis revealed that upregulation of PD-L1 in GSC exosome-treated monocytes and GBM-patient-infiltrating CD14+ cells predominantly correlates with increased phosphorylation of STAT3, and in some cases, with phosphorylated p70S6 kinase and Erk1/2. Cumulatively, these data indicate that GDEs are secreted GBM-released factors that are potent modulators of the GBM-associated immunosuppressive microenvironment.

MicroRNAs (miRs) are promising new therapeutics for glioblastoma. However, which miRs are most effective against glioblastomas and how these miRs should be delivered are major unanswered problems. To identify potent antiglioma miRs, we selected 8 miRs based on a literature search and screened them against a panel of glioma stem cell (GSC) lines, representing all of the glioblastoma subtypes defined by The Cancer Genome Atlas. To address delivery, we tested the hypothesis that ex vivo cultured bone marrow–derived mesenchymal stem cells (MSCs) can package miRs into exosomes and that these engineered exosomes can systemically deliver antiglioma miRs to glioblastomas. Of the screened miRs, we identified miR-124a as the most effective antiglioma agent against GSCs. We then transduced MSCs with lentivirus vectors containing miR-124a and isolated vesicles from the medium. Electron microscopy, western blotting, and Nanosight proved that the isolated vesicles were exosomes. Quantitative PCR documented that these exosomes contained high levels of miR-124a, which was not present in control exosomes. In vitro treatment of GSCs with exosomes containing miR-124a (Exo-miR124) resulted in a significant reduction in viability and clonogenicity of GSCs compared with controls. In vivo treatment of mice harboring intracranial GSC267 with systemically delivered Exo-miR124 resulted in 50% of animals living long term. No evidence of tumor was present on histological analysis of the survivors. Mechanistic studies showed that miR-124a acts by silencing Forkhead box (FOX)A2, resulting in aberrant intracellular lipid accumulation. MSCs can be used as natural biofactories to produce Exo-miR124, which is an effective antiglioma agent worthy of further clinical evaluation.

Abstract The WHO Classification of Brain Tumors 5th edition requires the evaluation of TERT promoter mutations and CDKN2A/B homozygous deletions for the diagnosis of malignant meningiomas. Digital PCR (dPCR) is an emerging method for highly sensitive quantitative analysis. In this study, we performed TERT promoter mutation analysis using Pyrosequencing and dPCR in specimens with atypical and anaplastic meningiomas to investigate its utility and clinical significance. Adult patients diagnosed with atypical or anaplastic meningiomas after tumor resection between January 2009 and June 2023 were included. Genomic DNA was extracted from the excised specimens. TERT promoter mutations was analyzed by using the Pyrosequence and dPCR methods and compared with the clinical course. A total of 37 meningioma cases (13 males and 24 females) with 64 specimens were included. Atypical meningioma, grade II (WHO 2016) at diagnosis was 53 specimens (83%) and anaplastic meningioma, grade III (WHO 2016) was 11 specimens (17%). Of these, 7 (10%) were diagnosed with TERT promoter mutations by pyrosequencing, and one case with a low frequency (15%) of mutations by dPCR that tested negative by pyrosequencing had repeated recurrences in a short period of time. The dPCR method is highly sensitive in detecting low frequency TERT promoter mutations in tumor cell subpopulations and may contribute to the determination of treatment by predicting the malignant course of the disease. The results suggest that dPCR could contribute to therapeutic decision-making by detecting low-frequency TERT promoter mutations in tumor cell subpopulations.