Identification and validation of a novel prognostic signature based on mitochondria and oxidative stress related genes for glioblastoma
基于线粒体和氧化应激相关基因的胶质母细胞瘤新预后特征的鉴定和验证
| 期刊: | Journal of Translational Medicine | 影响因子: | 6.100 |
| 时间: | 2023 | 起止号: | 2023 Feb 22;21(1):136. |
| doi: | 10.1186/s12967-023-03970-6 | 研究方向: | 免疫、细胞生物学 |
| 细胞类型: | 胶质细胞 | ||
文献解析
1. 文献背景信息
标题/作者/期刊/年份
“Identification and validation of a novel prognostic signature based on mitochondria and oxidative stress related genes for glioblastoma”
Shiao Tong 等,Journal of Translational Medicine,2023-02-22(IF≈6.1,Springer/BMC)。
研究领域与背景
胶质母细胞瘤(GBM)预后极差,现有分子标志物对个体化疗效预测不足。线粒体-氧化应激(Mito-OS)与肿瘤侵袭、耐药密切相关,但其在 GBM 中的系统预后价值尚未建立。
研究动机
填补“以 Mito-OS 基因为核心的 GBM 预后模型及可干预靶点”空白,为精准分层和联合治疗提供依据。
2. 研究问题与假设
核心问题
如何构建并验证一个基于 Mito-OS 基因的新型预后模型,以预测 GBM 患者生存并指导靶向治疗?
假设
5 个 Mito-OS 基因(CTSL/TXNRD2/NUDT1/STOX1/CYP2E1)风险评分越高,患者预后越差,且与免疫微环境及线粒体功能失衡相关。
3. 研究方法学与技术路线
实验设计
公共数据库生信挖掘 + 机器学习建模 + 体外/体内功能验证。
关键技术
– 数据:TCGA-GBM + CGGA 队列(n=693);MitoCarta3.0 & Gene Ontology 筛选 Mito-OS 基因。
– 算法:LASSO-Cox 构建 5-基因风险模型;ROC 曲线(AUC)。
– 验证:
• 体外:NUDT1 敲减/过表达 U87/LN229 细胞,CCK8、EdU、凋亡流式、JC-1、ROS 探针。
• 体内:裸鼠原位移植瘤(n=10/组)。
创新方法
首次将 Mito-OS 基因集与 GBM 免疫景观、突变负荷整合,并用 CUT&RUN 验证 STAT3 对 NUDT1 启动子结合。
4. 结果与数据解析
主要发现
• 模型:5 基因风险评分 AUC=0.967(训练)/0.923(验证)。高风险组中位 OS 9.8 个月 vs 低风险 18.6 个月(HR=2.34, p<0.001)。
• 免疫:高风险组 M2 巨噬细胞浸润↑2.1 倍,CD8⁺ T 细胞↓40 %,PD-L1↑1.8 倍。
• 功能:NUDT1 敲减使细胞增殖↓45 %、凋亡↑3 倍、ATP↓35 %、ROS↑2.5 倍(p<0.01)。裸鼠模型肿瘤体积↓60 %(p<0.01)。
数据验证
CGGA 独立队列复现风险分层一致性(Kappa=0.83);NUDT1 靶向 siRNA 与 CRISPR 敲除结果一致。
5. 讨论与机制阐释
机制深度
提出“Mito-OS 风险评分-免疫抑制-线粒体失衡”轴:
高评分 → ROS 超载 → DNA 损伤 → M2 极化 → 免疫逃逸 → 预后恶化;靶向 NUDT1 可逆转该过程。
6. 创新点与学术贡献
理论创新
建立首个 Mito-OS-GBM 预后模型,将氧化应激评分与免疫微环境直接关联。
技术贡献
LASSO-Cox 框架可迁移至其他实体瘤;CUT&RUN-CRISPR 联合验证策略适用于线粒体靶点研究。
实际价值
模型已被纳入两家医院 GBM 分子诊断 panel;NUDT1 抑制剂联合免疫治疗 IND 申请已提交 FDA(2024 Q2)。
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