《Cancer Cell International》：STAT3/TGFBI signaling promotes the temozolomide resistance of glioblastoma through upregulating glycolysis by inducing cellular senescence
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为解决胶质母细胞瘤（GBM）替莫唑胺（TMZ）耐药及细胞衰老机制不明的问题，研究人员开展基于细胞衰老相关基因（CSRGs）构建预后模型的研究。结果发现 STAT3/TGFBI 信号通路促进 GBM 的 TMZ 耐药，该研究为 GBM 治疗提供新潜在靶点。
在肿瘤治疗的探索之路上，胶质母细胞瘤（Glioblastoma，GBM）一直是一座难以攻克的 “堡垒”。它是成年人中最常见且侵袭性最强的原发性脑肿瘤，预后极差，即便经过强化治疗，患者的中位生存期也仅有 12 - 15 个月。替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）作为 GBM 治疗的重要药物，却面临着耐药的难题，其耐药机制复杂多样，涉及 DNA 修复通路激活、细胞信号通路异常、代谢失调等多个方面 。同时，细胞衰老在肿瘤发生发展中的作用也充满争议，它既可能通过相关分泌表型促进肿瘤生长，也能参与免疫抑制，但在 GBM 中的具体分子机制尚未明确。因此，深入探究 GBM 的分子机制，寻找新的治疗靶点，成为了医学领域亟待解决的问题。
为了攻克这些难题，华中科技大学同济医学院附属协和医院等机构的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Cancer Cell International》上，为 GBM 的治疗带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，从中国胶质瘤基因组图谱（Chinese Glioma Genome Atlas，CGGA）和癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）数据库获取 GBM 患者的转录组数据及临床信息，从基因型 - 组织表达（Genotype-Tissue Expression，GTEx）数据库获取正常脑组织转录组数据，以此作为研究基础。然后，运用多种生物信息学分析方法，如利用 “limma” 包筛选差异表达基因（Differentially expressed genes，DEGs），通过单变量 Cox 回归分析确定预后相关基因等。此外，还使用了细胞实验技术，包括细胞培养、转染、定量实时 PCR、蛋白质免疫印迹（Western blot）、免疫组织化学（Immunohistochemistry，IHC）等，从细胞和分子水平深入探究相关机制。
下面来看具体的研究结果。
预后相关 GBM - 相关 CSRGs 的鉴定 ：研究人员首先从 Aging Atlas 数据库和 Human Ageing Genomic Resources 数据库获取 809 个细胞衰老相关基因（Cellular senescence related genes，CSRGs），通过与 GBM 和正常脑组织的差异表达基因交集分析，得到 270 个 GBM 相关 CSRGs，再经单变量 Cox 回归分析，最终确定了 25 个预后相关 GBM 相关 CSRGs。CSRGs 特征（CSRGS）的开发 ：运用 10 种机器学习算法的 101 种组合，构建预后模型。基于 CoxBoost 和 Ridge 算法，确定了最终的 CSRGS。结果显示，高 CSRGS 评分的 GBM 患者总生存期（Overall survival，OS）明显缩短，且 CSRGS 可作为独立预后指标，预测能力优于年龄、性别等临床因素。CSRGS 组的免疫特征和免疫治疗反应 ：通过 CIBERSORT 和 MCP - counter 算法评估免疫细胞浸润，发现高 CSRGS 组多种肿瘤浸润细胞更高。同时，高 CSRGS 组免疫检查点分子表达更高，肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）基因集和免疫表型调节因子基因集评分也更高，免疫治疗预测指标 GEP 评分和 CYT 评分同样更高，表明高 CSRGS 组对免疫检查点阻断疗法更敏感。CSRGS 组的分子特征 ：比较高低 CSRGS 组细胞衰老相关生物学过程或通路活性，发现高 CSRGS 组相关通路活性显著更高。在对 hallmark 基因集分析中，发现糖酵解在高 CSRGS 组升高最为明显，且与衰老通路相关性最强，提示糖酵解增强是衰老 GBM 细胞的特征。TGFBI 信号在 GBM 细胞衰老中的重要作用TGFBI 促进 GBM 细胞糖酵解和化疗耐药 ：研究发现，敲低 TGFBI 可抑制 GBM 细胞的葡萄糖摄取、乳酸生成和细胞内 ATP 水平，降低线粒体呼吸和糖酵解通量，同时增强替莫唑胺的疗效，降低其 IC50 值，表明 TGFBI 促进 GBM 细胞糖酵解和化疗耐药。STAT3 对 GBM 细胞中 TGFBI 表达的转录调控 ：研究显示，TGFBI 和 STAT3 在 GBM 组织中显著升高，且呈正相关。敲低 STAT3 可降低 TGFBI 的蛋白和 mRNA 水平。ChIP 和荧光素酶报告实验证实 STAT3 可直接结合 TGFBI 启动子，调控其转录。TGFBI 参与 STAT3 诱导的 GBM 细胞衰老、糖酵解和化疗耐药 ：实验表明，敲低 STAT3 可降低衰老标记物水平、减少 SA - β - gal 染色，抑制糖酵解和化疗耐药，而过表达 TGFBI 可部分逆转这些效应，说明 TGFBI 参与 STAT3 诱导的相关过程。NF - κB 与 STAT3 - TGFBI 的协同作用 ：研究发现，NF - κB 亚基在 GBM 组织中显著升高，且与 STAT3 呈正相关。考虑到 NF - κB 可调节 IL - 6（STAT3 的主要激活剂），推测 NF - κB 可能与 STAT3 - TGFBI 协同促进 TMZ 耐药。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：利用机器学习构建的基于 CSRGs 的预后模型，在预测 GBM 患者总生存期方面具有较高准确性。高 CSRGS 组患者预后更差，但对免疫检查点阻断疗法更敏感。TGFBI 是连接细胞衰老诱导的糖酵解和 GBM 替莫唑胺耐药的关键调节因子，且是 STAT3 的直接靶点，STAT3 - TGFBI 轴可能成为 GBM 衰老靶向治疗的潜在靶点。此外，研究还指出 NF - κB 可能与 STAT3 - TGFBI 轴协同促进 TMZ 耐药。
该研究为 GBM 的治疗提供了新的理论依据和潜在治疗靶点，有助于开发更有效的治疗策略。不过，研究也存在一定局限性，如为回顾性研究，需进一步大规模、多中心验证；TGFBI 调节糖酵解和化疗耐药的分子机制有待深入探索；靶向 STAT3 - TGFBI 信号轴的治疗特异性也需进一步提高。但这并不影响该研究的重要意义，它为后续研究指明了方向，有望推动 GBM 治疗领域的进一步发展。
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