代谢过程+预后+药物

今天跟大家分享的是十二月份发表在Aging杂志上的一篇文章，是关于复发性胶质瘤代谢相关的研究。

Reactive oxygen species metabolism-based prediction model and drug for patients with recurrent glioblastoma

复发性胶质母细胞瘤患者的活性氧代谢预测模型及药物研究

一、研究的主要内容以及结果

1、复发性GBM中活性氧生物合成过程高度富集

作者为了在复发性胶质瘤中发现高度激活的功能，首先对4436例原发和复发性胶质瘤的生物学过程进行了GSVA分析。在CGGA和TCGA中，只有6个生物学过程在GBM复发的样本中显著增加(图1A)。接下来，作者通过ROC分析揭示上述生物过程富集在复发性GBM中的特异性。三个特定的富集过程被认为是进一步分析的候选过程(图1B)。在涉及ROS生物合成过程的23个基因中，通过LASSO-COX分析筛选出6个最重要的基因，以确定临床转化的可行性(图1C)。根据上述6个基因的表达及其对应的权重值(图1D)，可以计算出每个患者的复发风险评分。

图1 复发性GBM中活性氧生物合成过程显著升高

2、GBM的复发风险评分和临床病理特征以及分子亚型

545例GBMs的复发风险评分和临床病理特征如图2A。从热图中可以看出，无进展生存期随着复发风险评分的增加而逐渐缩短。作者还注意到GBM的转录组亚型随着风险评分的增加呈现非对称分布特征。但性别、年龄、KPS评分、MGMT启动子状态、术后辅助治疗与风险评分无显著相关性。

复发风险评分与GBM的性别、年龄等临床特征无密切相关性(图2B、2C)。转录组亚型是GBM最重要的分子特征之一。如图2D所示，mesenchymal亚型GBM的复发风险评分明显较高。MGMT启动子状态是判断GBM化疗敏感性的重要指标。不同MGMT启动子状态的GBMs的复发风险评分无显著差异(图2E)。上述结果在CGGA数据库中得到了独立验证(图2F 2I)。

 图2 GBM复发评分与临床病理特征的关系

3、复发风险评分反映GBM中淋巴细胞的比例

随后，作者对GBM的复发风险评分进行了深入分析。在DNA水平上，风险评分与基因突变之间无显著相关性(图3A 3C)。在染色体水平上，风险评分也与染色体的变化无关，包括染色体的扩增或缺失(图3D 3F)。肿瘤纯度是近年来备受关注的概念，在GBM中具有重要的生物学意义。结果显示，风险评分越高，肿瘤纯度越低(图3G和3H)。进一步研究发现，风险评分与GBM基质中白细胞比例密切相关(图4I)。上述结果提示，风险评分可能与肿瘤免疫密切相关。为了验证这一推测，进行了进一步的分析。

 图3 GBM的复发评分与基因突变、非整倍体评分及肿瘤纯度的关系

4、风险评分较高的患者肿瘤免疫抑制较强

为探讨风险评分与免疫功能的关系，对风险评分与免疫过程评分进行相关性分析。在TCGA和CGGA数据中，发现风险评分几乎与所有免疫功能呈正相关，但与T细胞介导的对肿瘤细胞的免疫反应呈负相关(图4A和4B)。风险评分也与CGGA和TCGA数据库中免疫检查点受体和配体的表达显著正相关(图4C和4D)。

图4 GBM复发评分与肿瘤免疫功能的关系

5、定量风险评估系统可以预测GBM术后不同时间点的复发概率

为了便于这些结果的临床转化，构建了定量风险评估系统。如图5所示，将图分为两部分。上半部分用于评分，下半部分用于预测结果。首先，GBM患者根据其MGMT启动子状态、术后治疗和复发评分进行评分。然后，临床医生可以预测该患者在颅内肿瘤切除术后6个月、12个月、18个月、24个月和36个月的复发概率。重要的是，定量风险评估系统在TCGA和CGGA数据库中均显示了较高的预测精度。

图5 GBM中PFS预测的定量风险评估

6、定量风险评估系统可预测GBM的总生存期和无进展生存期

在分析中，Kaplan-Meier曲线显示，TCGA中GBM患者定量风险评估系统总分越高，总体生存期和无进展生存期越短(图6A和6B)。此外，上述结果可以在CGGA数据库中独立验证(图6C和6D)。综上所述，定量风险评估系统不仅可以预测GBM患者的无进展生存期，还可以预测总体生存期。

 图6 GBM定量风险评估的预测效果

7、Gallic酸通过清除活性氧增加胶质瘤细胞对替莫唑胺的敏感性

与野生型U87相比，作者发现TMZ耐药U87的ROS在体外显著升高。12种具有抗氧化作用的中草药提取物对TMZ耐药的U87进行处理后发现，除厚壁酸外，所有中草药均能在体外清除胶质瘤细胞的活性氧。Gallic酸在TMZ抗性U87中表现出最强的抗氧化作用(图7A)。Gallic酸似乎具有剂量依赖性的抗氧化作用(图7B)。此外，作者还发现Gallic酸具有非选择性的细胞毒性，且具有剂量依赖性(图7C)。低剂量Gallic酸联合TMZ可显著增强TMZ对肿瘤细胞的杀伤作用(图7D)。

 图7 在TMZ耐药胶质瘤细胞中筛选出Gallic酸作为TMZ化疗增敏剂

二、结论

本研究共纳入了663例具有临床和芯片数据的GBM原发和复发标本。采用GSVA、LASSO-COX和Kaplan-Meier生存曲线构建并验证GBM复发预测定量风险评估系统。采用抗氧化能力试验和细胞活力试验发现GBM复发的潜在药物。