JournalofCellularandMolecularMedicine
.7.7
IF：4.5
背景胶质母细胞瘤（GBM）是最常见的脑部恶性肿瘤，平均生存期约为1年。在标准疗法后的GBM患者中，肿瘤复发是不可避免的，并最终导致患者死亡，这主要是因为肿瘤内与肿瘤间的异质性与复杂性。基于转录组的分析已将GBM患者分为四类分子亚型（前神经，神经，经典和间充质），对GBM的基因组分析还描述了一系列关键信号通路，包括细胞周期检查点，细胞凋亡，TGF-β，EGFR，PI3K/AKT，Rb，p53，NF-κB和Notch信号通路。因而。本研究使用U87-MG（GBM细胞系）与HEB（正常脑胶质细胞系）作为模型，欲揭示一组GBM在常氧与乏氧不同氧环境下的核心通路。
结果1.U87-MG细胞中上调基因的基于生物学过程的分类
为了确定GBM细胞中的核心信号通路，我们通过无监督的层次聚类分析和主成分分析来分析U87-MG和HEB细胞的全局转录组。图A中可见U87-MG细胞与HEB细胞之间有个基因（占分析的所有基因的27.8％）差异表达，其中个基因上调而个基因下调。为了确定与上调的基因群体相关的信号通路，进行了功能富集，结果如图B，表明这些基因被显着分类为炎症反应，细胞迁移，血管生成，细胞粘附和硫化合物代谢。由于炎症反应在GBM的发生和发展中起关键作用，因此研究了与炎症相关的主要信号通路，并证实了细胞因子/细胞因子受体相互作用和Toll样受体6（TLR6）信号通路的参与（图C）。图D使用qPCR分析从RNA-seq数据中验证了涉及TLR6信号通路的基因，结果发现这套涉及的基因实际上是U87-MG细胞的代表特征。
2.U87-MG细胞中高度上调的基因基于信号通路的分类
为了进一步评估哪些信号途径可被视为GBM细胞中的核心信号途径，将所有上调的基因分为三类：高（≥），中（和≥10）和低（10）。图B进一步研究GBM患者血清中的IL1B，CSF3和TIMP1水平，结果表明GBM的表达水平明显高于对照组。图C中，U87-MG细胞中的VIM蛋白表达水平高于HEB细胞，GBM组织显示的VIM水平高于正常脑组织，表明VIM可用作GBM诊断的活检标记。接下来，如前所述，我们基于蛋白质相互作用数据库对12个基因进行了功能分析。与这12个基因相互作用的基因主要被丰富到几个信号通路中。3.U87-MG细胞缺氧反应中核心信号通路的融合
A为分别在U87-MG细胞和HEB细胞中对乏氧（H）与常氧（N）的差异基因进行交叠，交叠基因共有个。比较在正常氧或乏氧条件下培养的HEB和U87-MG细胞的log2转化基因表达水平和差异表达基因分布模式的比较的散点图，在低氧反应基因中，U87-MG和HEB细胞中的个基因和个基因分别发生了显着变化，但两组仅个基因一致。信号通路富集表明，在乏氧条件下下调的基因主要分布在以下几类：有丝分裂细胞周期，DNA复制，线粒体转运，三羧酸周期（TCA）和ATP分解代谢。
4.从乏氧应答转录组中鉴定出潜在的GBM分子生物标志物
接下来分析GBM与乏氧的关系，以说明GBM的乏氧特征。提出假设：乏氧可能导致某些对细胞存活和增殖至关重要的基因上调，而这些基因在常氧下被上调，则肿瘤细胞可能会更好地适应乏氧条件。为了检验这一假设，集中研究了仅在HEB细胞中对乏氧反应显着的基因。鉴定出11个合格基因，即ALDH3A1、TGFB1、MB、CAV1、KCNMA1、血小板衍生生长因子B（PDGFB）、CXCR4、HMOX1、STC1、PLOD1和KCNK3。图BC显示常氧（N）和乏氧（H）条件下HEB和U87-MG细胞中STC1、TGFB1和HMOX1的mRNA表达，qPCR和Westernblot实验还显示，神经胶质瘤细胞的这三个基因的基础水平比正常细胞高得多，并且乏氧对U87-MG细胞中这些基因表达的影响要小于HEB细胞。图D为在患者样本中进行使用，GBM组织中STC1，HMOX1和TGFB1的蛋白质水平显着高于相邻脑组织中的蛋白质水平。
总结该分析揭示了GBM的核心信号通路，包括炎症，血管生成和迁移以及TLR6通路和乏氧特性，均参与稳态，增殖和ATP代谢。此外，发现了三种潜在的血浆标志物IL1B，CSF3和TIMP1，以及四种活检标志物VIM，STC1，TGFB1和HMOX1，用于GBM诊断。这些将为GBM患者的治疗和诊断提供新的思路。
Reference：Integratedanalysisidentifiedcoresignalpathwaysandhypoxiccharacteristicsofhumanglioblastoma
PMID:
DOI:10./jcmm.
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