揭秘胶质瘤中热休克蛋白：与肿瘤预后、免疫细胞及关键通路的深度关联

胶质瘤是中枢神经系统常见原发性脑瘤，预后差。研究人员针对热休克蛋白（HSPs）在胶质瘤中的作用开展研究。分析多数据库数据构建 HSPs 相关模型，发现 HSP90B1和 HSPA5与 M2 巨噬细胞浸润有关，HSP90B1还关联关键通路，该研究为胶质瘤诊疗提供新方向。

　　在人体的中枢神经系统中，胶质瘤就像一颗隐藏的 “定时炸弹”，作为最主要的原发性脑瘤，即便经过标准治疗，它依旧有着较高的复发率，患者预后情况也不容乐观。随着免疫学的发展，人们发现免疫细胞存在于胶质瘤中，这为胶质瘤的治疗带来了新的希望，但肿瘤的免疫抑制微环境又像是一道难以跨越的屏障，限制了治疗效果。目前的免疫疗法在胶质瘤治疗上效果不佳，比如 PD-1/PD-L1 阻断剂 nivolumab 的三期临床试验，并未显著延长患者的中位生存时间。所以，探寻胶质瘤对免疫抑制微环境的调控机制，筛选预后标志物，对改善免疫治疗、提高患者生存率至关重要。

在此背景下，首都医科大学三博脑科医院等机构的研究人员，将目光聚焦在了热休克蛋白（HSPs）上。HSPs 与肿瘤进展关系密切，在肿瘤细胞生长、转移、逃避死亡等过程中发挥着重要作用，而且在肿瘤免疫微环境中也有着关键意义。然而，HSPs 在胶质瘤中的具体机制和作用却并不明晰。研究人员开展了相关研究，最终发现 HSP 基因与胶质瘤患者预后显著相关，其中 HSP90B₁和 HSPA₅与 M2 巨噬细胞浸润显著相关，HSP90B₁还与 PI3K/AKT 和 Wnt/β-catenin 这两条关键信号通路有关，并且能促进糖酵解相关基因转录，该研究成果发表在《Genes & Immunity》杂志上。

研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。他们从多个数据库收集数据，包括癌症基因组图谱（TCGA）、基因型 - 组织表达数据库（GTEx）、临床蛋白质组肿瘤分析联盟（CPTAC）数据库等，同时还收集了中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）和 REMBRANDT 数据。对这些数据进行预处理和分析，筛选差异表达基因。此外，通过构建基于 HSPs 的模型，进行生存分析、富集分析等，深入探究 HSPs 在胶质瘤中的作用机制。

下面来看具体的研究结果：

1. 筛选差异表达的 HSP 基因：研究人员从众多 HSP 基因中筛选出 82 个具有功能域的基因进行研究。通过分析 TCGA 数据库中胶质瘤的转录谱和 GTEx 数据库中正常脑组织的表达谱，结合患者临床数据进行生存分析，最终确定了 7 个与胶质瘤患者生存显著相关的 HSP 基因。其中，DNAJB₁₁、HSP90B₁、HSPB₂和 HSPA₅是患者生存的危险因素，而 DNAJC₇、HSPB₈和 DNAJC₁₂则是保护因素。
2. 构建基于 HSPs 的胶质瘤模型：通过 Lasso 回归，研究人员确定了 5 个核心基因（HSP90B₁、HSPB₂、HSPA₅、DNAJC₁₂和 DNAJC₇），并构建了风险评分模型。将患者分为高、低风险组后发现，高风险组患者死亡率更高、生存期更短。该模型的预测准确性较高，其 1、3、5 年的 AUC 值均超过 0.8，且优于一些临床病理因素。同时，风险评分与基质和免疫评分呈正相关，GO 和 KEGG 富集分析表明，这些基因参与了肿瘤的多种生物学过程和信号通路。
3. 模型的验证：研究人员利用 CGGA 和 Rembrandt 数据集对模型进行验证。结果显示，在这两个数据集中，模型的风险评分、患者生存状态和基因表达谱等结果与 TCGA 数据集相似，高风险组患者预后更差，且模型在这两个数据集中也具有一定的准确性，AUC 值大多超过 0.7。此外，研究人员还发现，WHO IV 级、IDH 野生型或 1p - 19q 非缺失的患者风险评分更高，进一步证明了模型的可靠性。
4. HSP 基因在临床标本中的验证：研究人员分析了不同 WHO 分级和 IDH 突变状态下 HSP 基因的表达水平，发现 HSP90B₁和 HSPA₅在高级别胶质瘤（HGGs）和 IDH 野生型胶质瘤中表达更高。通过 qPCR 和免疫组化实验，进一步证实了这两个基因在 HGGs 中的 mRNA 和蛋白质表达水平均显著高于正常脑组织和低级别胶质瘤（LGGs）。
5. HSP90B₁或 HSPA₅与 M2 巨噬细胞浸润的关系：研究人员发现基于 HSPs 的模型与免疫评分呈正相关，而在胶质瘤免疫微环境中，胶质瘤相关髓样细胞（GAMs）占多数，巨噬细胞在免疫抑制微环境下会向 M2 极化。通过分析 GEPIA 数据库、免疫荧光和免疫组化实验，研究人员发现 HSP90B₁和 HSPA₅与 M2 巨噬细胞标记物 CD206 呈正相关，且高表达 HSP90B₁或 HSPA₅的组织中，CD206 表达更高，而 CD80（M1 极化巨噬细胞标记物）表达更低，表明这两个基因与 M2 巨噬细胞浸润有关。
6. HSP90B₁或 HSPA₅与 Wnt 信号通路的关系：通过 GO 和 KEGG 富集分析，研究人员发现 HSP90B₁和 HSPA₅均在 Wnt 信号通路中显著富集。敲低 HSP90B₁或 HSPA₅后，β - catenin 表达受到抑制，使用相应的抑制剂处理细胞后也得到了类似的结果，且抑制剂浓度越高、处理时间越长，β - catenin 抑制越明显。
7. HSP90B₁对 β - catenin 和 LDHA 表达的影响：研究人员发现 HSP90B₁还与 PI3K - AKT 信号通路有关，敲低或过表达 HSP90B₁会影响 PI3K - AKT 通路的激活。由于 Wnt 通路可促进糖酵解相关基因转录，而乳酸能促进巨噬细胞向 M2 极化，研究人员推测 HSP90B₁可能调节 LDHA 表达影响 M2 巨噬细胞浸润。实验结果表明，调节 HSP90B₁水平可影响 LDHA 表达，敲低 HSP90B₁抑制 LDHA 表达，过表达则增强其表达。

综上所述，研究人员发现 HSP 基因与胶质瘤患者的生存密切相关，构建的基于 HSPs 的模型具有一定的预测能力。其中，HSP90B₁和 HSPA₅与 M2 巨噬细胞浸润显著相关，HSP90B₁还关联 PI3K/AKT 和 Wnt/β - catenin 信号通路，并能促进糖酵解相关基因转录。该研究为胶质瘤的诊断和治疗提供了潜在的靶点，从糖酵解途径的角度为重塑胶质瘤中的巨噬细胞提供了新的思路。不过，该研究也存在一些局限性，如缺乏动物实验验证、样本量有限、机制研究不足等。未来，研究人员计划进一步深入探究 HSPs 诱导胶质瘤中巨噬细胞极化的机制，尤其是在葡萄糖代谢方面，这有望为胶质瘤的治疗带来新的突破，为患者带来更多的希望。