高 論 劉駿輝 鄧 鋼 陳謙學

膠質(zhì)瘤是成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的原發(fā)性顱內(nèi)惡性腫瘤。其中，多形性膠質(zhì)母細胞瘤(glioblastoma multiforme, GBM)預后最差，即使經(jīng)過最大限度的手術(shù)切除后再輔以放化療，5年生存率不足5%，中位生存時間僅有12～15個月[1,2]。

根據(jù)2007年世界衛(wèi)生組織(WHO)的分類方法，根據(jù)其惡性程度和組織學特征，膠質(zhì)瘤被分為Ⅰ～Ⅳ級。雖然傳統(tǒng)的組織學分型方法為臨床醫(yī)師提供了不少幫助，但傳統(tǒng)的分類方法在早期診斷、早期治療和精確評估預后等方面存在不小的局限性。例如，即使是被診斷為同一分級的膠質(zhì)瘤患者，在排除了治療方案、性別等臨床影響因素后，其患者的生存時間從數(shù)月到數(shù)年不整。因此，為實現(xiàn)膠質(zhì)瘤的早期診斷、早期治療和改善患者預后，提高生存質(zhì)量，探索和建立膠質(zhì)瘤新的分類方法十分迫切[3]。在過去的數(shù)十年中，隨著高通量測序的快速發(fā)展和人類基因組計劃的順利完成，許多和膠質(zhì)瘤預后相關(guān)的重要因子被發(fā)現(xiàn)，如MGMT、1p19q等。甲基鳥嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶(methyl guanine methyl transferase, MGMT)啟動子甲基化被認為是GBM對替莫唑胺(temozolomide, TMZ)化療耐藥的預測指標；1p/19q共缺失是少突膠質(zhì)細胞瘤的分子學標志物，也是預測間變性膠質(zhì)瘤對長春新堿(PCV)化療反應的標志物[4]?；蚣夹g(shù)的進步使得用于膠質(zhì)瘤分類的分子學標志物變得越來越重要。因此，分子學標志物和組織學特征一起被納入2016年修訂的WHO膠質(zhì)瘤分類標準中。盡管新修訂的綜合診斷標準提高了膠質(zhì)瘤診斷的準確性，促進了個體化治療的發(fā)展，然而目前的研究還不足以充分解釋膠質(zhì)瘤的發(fā)病機制，臨床診治也不盡如人意。因此，為建立一個更加完善、精準的分類標準和改善膠質(zhì)瘤患者預后，探索更多的新型膠質(zhì)瘤診療相關(guān)標志物十分重要[5]。

ACSS3屬于?；o酶A合成酶短鏈家族成員之一，主要定位于線粒體。有文獻報道ACSS3是胃癌的預后標志物，該研究發(fā)現(xiàn)ACSS3在胃癌組織中表達上調(diào)，敲低ACS33抑制了胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲。另外，ACSS3也可能通過消除細胞自噬應激而促進胃癌進展[6]。

材料與方法

1.數(shù)據(jù)獲取:本研究一共運用了6個數(shù)據(jù)集，其中，TCGA、Gravendeel和Rembrandt數(shù)據(jù)集從GlioVis數(shù)據(jù)庫下載(http:∥gliovis.bioinfo.cnio.es/)[7～9]。CGGA所使用的數(shù)據(jù)來源于中國膠質(zhì)瘤基因組圖譜(http:∥www.cgga.org.cn/)中的mRNAseq_693 (batch 1)。把ACS33基因表達信息和臨床信息匹配。在所有數(shù)據(jù)集中，生存信息不完全或缺失的不被納入研究。TCGA數(shù)據(jù)集包括TCGA-GBM、TCGA-LGG和TCGA-GBMLGG。在TCGA數(shù)據(jù)庫中，膠質(zhì)瘤被分為GBM和LGG(包括Ⅱ和Ⅲ級)。TCGA-GBM、TCGA-LGG 和TCGA-GBMLGG分別用于驗證ACS33在GBM、LGG和所有膠質(zhì)瘤中能否作為預后標志物。從Cancer GSEA在線網(wǎng)站分析了ACSS3在膠質(zhì)瘤和GBM中潛在的生物學功能(http:∥biocc.hrbmu.edu.cn/CancerSEA/home.jsp)[10]。

結(jié) 果

1.ACSS3在GBM中高表達：筆者從TCGA數(shù)據(jù)集中分析了GBM和正常腦組織中ACSS3的基因表達水平，與正常腦組織比較，ACSS3在GBM中的mRNA水平顯著增加，同樣的結(jié)果在Rembrandt數(shù)據(jù)集中得到證實(圖1A，P<0.01)。另外，ACSS3在GBM組中的表達水平明顯高于LGG組(圖1B，P=0.000)。ACSS3在IDH野生型和1p19q沒有共缺失的分組中表現(xiàn)出了較高的表達水平(圖1中C、D，P=0.000)，而IDH野生型和發(fā)生1p19q缺失的膠質(zhì)瘤與更差的預后相關(guān)。

圖1 ACSS3在GBM中高表達A.TCGA和Rembrandt數(shù)據(jù)集分析顯示，ACSS3在GBM中表達水平高于正常腦組織；B.TCGA 和CGGA的數(shù)據(jù)分析表明ACSS3在GBM中的表達水平高于LGG；C.TCGA和CGGA數(shù)據(jù)分析顯示ACSS3在IDH野生型膠質(zhì)瘤中表現(xiàn)出更高的表達水平；D.TCGA和CGGA數(shù)據(jù)分析表明ACSS3在1p19q缺失的膠質(zhì)瘤中表達水平較低

2.ACSS3高表達與較差的膠質(zhì)瘤預后相關(guān)：利用TCGA數(shù)據(jù)進行生存分析的結(jié)果表明，在GBM(圖2B，P=0.038)和LGG(圖2A，P=0.001)中，ACSS高表達組顯示出了更短的生存時間。同時，ACSS3也可以作為所有膠質(zhì)瘤患者預后的標志物(圖2C，P=0.000)。為了進一步證實該結(jié)果，筆者利用Rembrandt和Gravendell數(shù)據(jù)集進行了生存分析，同樣證實了ACSS3是膠質(zhì)瘤的預后標志物(圖2中D～I)。

圖2 ACSS3在TCGA、Rembrandt和Gravendeel數(shù)據(jù)集中的生存分析A、D、G.利用TCGA、Rembrandt和Gravendeel數(shù)據(jù)集驗證了ACSS3在LGG中與不良預后相關(guān)；B、E、H.利用TCGA、Rembrandt和Gravendeel數(shù)據(jù)集驗證了ACSS3在GBM中與更短的生存時間相關(guān)；C、F、I.利用TCGA、Rembrandt和Gravendeel數(shù)據(jù)集證明了ACSS3是膠質(zhì)瘤的獨立預后因子

3.ACSS3參與了多種生物學進程: Cancer GSEA 在線網(wǎng)站的探究表明，ACSS3在膠質(zhì)瘤中主要參與了EMT(相關(guān)系數(shù)為0.242，P=0.000)、新陳代謝(相關(guān)系數(shù)為0.176，P=0.005)和細胞分化(相關(guān)系數(shù)為0.165，P=0.009)等。在GBM中主要參與了缺氧(相關(guān)系數(shù)為-0.150，P=0.000)、細胞侵襲(相關(guān)系數(shù)為-0.180，P=0.000)和血管生成(相關(guān)系數(shù)為0.148，P=0.007)等生物學進程(圖3、表1)。

圖3 ACSS3參與了多種生物學進程紅色代表正相關(guān)，藍色代表負相關(guān)，圓圈越大，代表相關(guān)系數(shù)越大

表1 ACSS3在膠質(zhì)瘤和GBM中參與的生物學進程

討 論

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)最常見的惡性腫瘤，約占原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的50%，外科手術(shù)、化療和放療是治療神經(jīng)膠質(zhì)瘤的最常見形式[11]。盡管先前的組織病理學分類方法對臨床診斷和治療提供了很大的幫助，但同時也存在一定的局限性。2016年5月世界衛(wèi)生組織發(fā)布了最新版本的膠質(zhì)瘤分類標準，提供了比單純基于組織病理學分類更精確的分類方法。它引入了分子標記，如IDH1/2突變狀態(tài)和1p/19q共缺失，這些都是世界公認的高預測價值的分子標記。膠質(zhì)瘤的分子水平研究取得了很大的進步，對臨床診斷的個體化治療提供了新的策略。筆者研究證明了ACSS3是一個有趣的預后標志物。

本研究發(fā)現(xiàn)，ACSS3在GBM中的表達水平明顯高于正常腦組織和LGG。另外還發(fā)現(xiàn)ACSS3在IDH野生型膠質(zhì)瘤中的表達水平顯著高于IDH突變型膠質(zhì)瘤，IDH野生型膠質(zhì)瘤已被多項研究證明擁有更差的預后。同時，本研究還發(fā)現(xiàn)，1p19q缺失的膠質(zhì)瘤的ACSS3表達水平明顯低于未發(fā)生缺失的膠質(zhì)瘤。1p19q共缺失的膠質(zhì)瘤往往預示著更好的預后以及對烷基化化療的不良反應增加，這些結(jié)果與筆者的研究結(jié)果一致[12]。因此，進一步確定ACSS3不僅可以作為GBM的預后標記，還能作為LGG的預后標志物，高表達的ACSS3預示著更短的生存時間。

本研究還發(fā)現(xiàn)ACSS3在膠質(zhì)瘤中參與了EMT的生物學進程，EMT是一個動態(tài)的可逆性表型轉(zhuǎn)化過程，它能使極化的上皮細胞獲得間充質(zhì)特征，從而增強細胞的遷移和侵襲的能力。EMT將良性腫瘤轉(zhuǎn)化為侵襲性、轉(zhuǎn)移性腫瘤，在調(diào)節(jié)腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[13，14]。惡性膠質(zhì)瘤容易復發(fā)的一個重要原因是腫瘤細胞會入侵周圍正常的腦組織，為了獲得這種侵襲能力，膠質(zhì)瘤細胞通常會經(jīng)歷幾個生物學變化，包括獲得移動性、降解細胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)的能力[15]。

膠質(zhì)瘤的腫瘤發(fā)生顯著提高了膠質(zhì)瘤內(nèi)微血管的密度，而血管生成對于膠質(zhì)瘤的生長、遷移和侵襲至關(guān)重要。同時血管生成被認為是腫瘤惡性進展的一個關(guān)鍵事件，異常的血管增生也被認為是GBM不良預后的主要原因之一[16，17]。ACSS3在GBM中與血管生成密切相關(guān),這表明ACSS3可能參與了膠質(zhì)瘤的發(fā)生和發(fā)展，是導致GBM不良預后的一個關(guān)鍵點之一。GBM細胞不受控制的快速增殖導致血管遠端高度缺氧區(qū)域形成，癌細胞對這種低的氧氣分壓起反應，并通過刺激新血管形成為腫瘤細胞提供所需的氧氣和營養(yǎng)，從而確保腫瘤的存活和增殖。然而，這種致密的腫瘤血管網(wǎng)絡反過來又有助于形成缺氧區(qū)域，造成惡性循環(huán)。此外，缺氧環(huán)境限制了放療和化療藥物的有效性，對患者的預后產(chǎn)生負面影響，并且可能是導致腫瘤復發(fā)的機制之一[18，19]。ACSS3和缺氧存在顯著的相關(guān)性，這和其與血管生成又相互聯(lián)系起來。

綜上所述，本研究證實ACSS3是一個敏感的預后標志物，尤其對GBM的早期診斷和預測預后具有重要意義。同時，ACSS3參與了眾多的生物學過程，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、預后等方面發(fā)揮著重要而復雜的作用，可能成為膠質(zhì)瘤治療的新靶點。盡管本研究利用了多個數(shù)據(jù)庫，對數(shù)以千計的樣本進行研究，結(jié)果較為準確。但是本研究只是局限于對大量膠質(zhì)瘤樣本的初步分析得出的結(jié)論，缺少利用自己的樣本去進一步驗證。同時，對于ACSS3在膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展中潛在的生物學功能也缺少在細胞水平和動物體內(nèi)的驗證。今后筆者將在條件允許的情況下利用體內(nèi)和體外實驗對ACSS3在膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展方面的分子機制進行研究。