综述:骨肉瘤转移过程相关潜在基因、通路及肿瘤免疫微环境的研究

【字体: 时间:2025年03月15日 来源:MUSCULOSKELETAL SURGERY

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  总结骨肉瘤(OS)转移相关潜在基因、通路等,发现 TAGLN 和 THY1 与转移及不良预后有关。

  

骨肉瘤转移过程相关潜在基因、通路及肿瘤免疫微环境的研究进展

骨肉瘤(Osteosarcoma,OS)是一种常见的原发性恶性骨肿瘤,好发于青少年,其恶性程度高,预后较差。肿瘤转移是导致骨肉瘤患者治疗失败和死亡的重要原因,深入了解骨肉瘤转移的分子机制,对于开发新的治疗策略、改善患者预后具有至关重要的意义。近年来,随着生物信息学技术的飞速发展,越来越多的研究致力于挖掘骨肉瘤转移过程中潜在的基因、通路以及肿瘤免疫微环境的作用,为攻克这一难题提供了新的思路和方向。

研究方法与数据来源

在探索骨肉瘤转移相关机制的研究中,研究者们充分利用公共数据库资源,采用了一系列先进的生物信息学分析方法。研究数据主要来源于基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO),从中选取了 GSE87624 和 GSE85537 两个数据集。借助 GEO2R 工具对这些数据进行筛选,从而找出可能与骨肉瘤转移相关的关键信息。
筛选得到数据后,研究者们运用集成生物信息学分析方法,全面深入地探究多个关键方面。在基因本体(Gene Ontology)分析中,详细剖析相关基因的生物学功能、参与的细胞组成以及分子功能等;对潜在通路的研究,有助于明确在骨肉瘤转移过程中发挥重要作用的信号传导路径;构建蛋白质 - 蛋白质网络相互作用(Protein–Protein Network Interaction),可以直观展示蛋白质之间的关联,挖掘其中的关键节点;确定核心枢纽基因(Core Hub Genes),这些基因在整个调控网络中占据核心地位,对肿瘤转移的进程有着关键影响;分析基因改变(Genetic Alterations),了解基因层面的变化如何推动肿瘤转移;研究免疫细胞浸润(Immune Cell Infiltration)情况,揭示肿瘤免疫微环境在骨肉瘤转移中的作用机制。
此外,为了确保研究结果的可靠性和准确性,研究者利用另一个数据集 GSE14329 对筛选出的核心枢纽基因表达水平进行验证,同时借助 GDC-TARGET OS 数据集对患者预后进行验证。通过多数据集的交叉验证,使得研究结论更具说服力。

关键研究成果

差异表达基因(DEGs)及其相关通路

经过一系列严谨的分析,研究共鉴定出 263 个差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs)。这些差异表达基因在骨肉瘤转移过程中发挥着重要作用,且主要与磷脂酰肌醇 3 - 激酶 - 蛋白激酶 B(PI3K-AKT)信号通路相关。PI3K-AKT 信号通路在细胞的增殖、存活、迁移等过程中都扮演着关键角色,其异常激活与多种肿瘤的发生、发展及转移密切相关。在骨肉瘤中,PI3K-AKT 信号通路的异常调控可能促使肿瘤细胞获得更强的侵袭和转移能力,为深入理解骨肉瘤转移机制提供了重要线索。

核心枢纽基因的确定

基于差异表达基因,利用 Cytoscape 软件进行分析,成功揭示了五个经过验证的核心枢纽基因,分别为 COL6A1、MMP2、POSTN、TAGLN 和 THY1。
COL6A1 编码的胶原蛋白 VI 是细胞外基质的重要组成部分,在维持细胞微环境的稳定性和细胞间相互作用方面发挥着关键作用。在肿瘤转移过程中,COL6A1 可能通过影响细胞外基质的重塑,为肿瘤细胞的迁移提供有利条件。
MMP2 即基质金属蛋白酶 2,具有降解细胞外基质成分的能力。肿瘤细胞可以利用 MMP2 破坏基底膜和细胞外基质的屏障,从而实现侵袭和转移。在骨肉瘤转移过程中,MMP2 的高表达可能促进肿瘤细胞突破周围组织的限制,向远处转移。
POSTN 编码的骨桥蛋白参与细胞黏附、迁移和信号传导等过程。在骨肉瘤中,POSTN 的异常表达可能影响肿瘤细胞与周围细胞及细胞外基质的相互作用,进而促进肿瘤细胞的转移。
TAGLN 和 THY1 这两个基因与骨肉瘤患者的不良预后存在显著关联(P = 0.008,P = 0.03)。研究表明,TAGLN 和 THY1 不仅在骨肉瘤转移过程中发挥重要作用,而且可以作为评估患者预后的潜在生物标志物。

研究意义与展望

这项研究对于骨肉瘤的临床治疗和基础研究都具有重要意义。在临床方面,研究确定的关键基因和信号通路为开发新的诊断方法和治疗靶点提供了理论依据。例如,针对 PI3K-AKT 信号通路的靶向治疗药物可能成为抑制骨肉瘤转移的新策略;而 TAGLN 和 THY1 作为与预后相关的生物标志物,有助于医生更准确地评估患者的病情,制定个性化的治疗方案,提高治疗效果。
从基础研究角度来看,研究揭示了骨肉瘤转移过程中复杂的分子调控网络,为进一步深入研究肿瘤转移机制奠定了坚实基础。未来的研究可以围绕这些关键基因和通路展开,探索它们之间更精细的相互作用机制,以及在肿瘤免疫微环境中的协同作用。
然而,目前的研究也存在一定的局限性。虽然通过生物信息学分析发现了一些与骨肉瘤转移相关的关键因素,但这些结果还需要更多的体内外实验进行验证。此外,肿瘤的发生发展是一个极其复杂的过程,受到多种因素的共同影响,未来的研究需要综合考虑更多的因素,全面深入地探究骨肉瘤转移的分子机制,以期为骨肉瘤的治疗带来新的突破,改善患者的预后。
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