基因调控网络分析揭示胶质瘤预后关键基因：GAS2L3/HOXD13/OTP的临床价值与治疗潜力

本研究通过整合TCGA和CGGA数据库中989例胶质瘤转录组数据，利用RTN包重构基因调控网络(GRN)，结合LASSO和弹性网络回归筛选出11个核心预后基因（如GAS2L3、HOXD13、OTP）。单细胞测序揭示这些基因在少突胶质前体细胞(OPC)中的特异性表达模式，为胶质瘤异质性机制和靶向治疗提供新依据。

　　

胶质瘤作为中枢神经系统最具侵袭性的原发性肿瘤，其分子异质性和治疗抵抗性一直是临床难题。尽管WHO 2021分类系统通过IDH突变和1p/19q共缺失等分子特征改进了诊断标准，但高级别胶质瘤患者的生存率仍停滞不前。这种困境的核心在于对肿瘤调控网络的认知不足——转录因子(TF)如何通过基因调控网络(GRN)驱动肿瘤进展？哪些关键基因能成为可靠的预后标志物？来自圣保罗大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究，通过多组学整合分析给出了突破性答案。

研究团队采用三大关键技术：1）基于TCGA和CGGA数据库的989例胶质瘤RNA-seq数据，使用RTN包（整合ARACNe算法）重构GRN并计算调节子(regulon)活性；2）结合LASSO-Cox回归和弹性网络正则化筛选预后相关基因；3）利用Abdelfattah等提供的201,986个单细胞转录组数据，通过Seurat和Harmony分析基因在胶质瘤细胞亚群中的表达模式。

GRN重构与调节子活性分析
通过RTN包分析发现，TCGA和CGGA数据集分别鉴定出28个和22个生存相关调节子，仅SOX10为共同调节子。但基因功能富集显示，不同调节子控制的基因均富集于突触信号（如DMRTA2调节子）和细胞增殖等通路，提示不同人群胶质瘤存在保守的生物学过程。

预后基因的筛选与验证
弹性网络回归从162个交叉基因中锁定31个（TCGA）和32个（CGGA）预后基因，其中11个基因在两组中一致。COX模型显示GAS2L3、HOXD13和OTP的高表达与不良预后显著相关（p<0.01），而CRTAC1等5个基因具有保护作用。值得注意的是，GAS2L3在CGGA所有分级（II-IV级）和TCGA高级别（III-IV级）胶质瘤中均显示预后价值，提示其作为跨分级标志物的潜力。

单细胞层面的功能解析
在7个胶质瘤细胞亚群中，GAS2L3在G2期细胞（GC03）高表达，OTP特异性富集于神经前体细胞样集群（GC06），而保护性基因GABRB3等在少突胶质前体细胞(OPC)样集群（GC00）高表达。通过Neftel模块评分发现，OPC样细胞呈现"低侵袭性"特征，这与保护性基因的富集模式高度吻合。

这项研究首次系统揭示了胶质瘤GRN中保守的预后基因模块，其中GAS2L3（微管骨架调节因子）、HOXD13（发育转录因子）和OTP（神经分化调控子）构成核心不良预后三联体。更关键的是，研究通过单细胞分辨率证实这些基因的表达模式与特定肿瘤细胞状态相关，例如GAS2L3在增殖细胞中的活跃表达可能通过破坏染色体分离促进基因组不稳定性。这些发现不仅为胶质瘤分层治疗提供了新靶点，更揭示了肿瘤细胞可塑性调控的潜在机制——通过干预GAS2L3等基因介导的突触样通讯网络，或可阻断胶质瘤的恶性演化进程。