CXCR家族基因在骨肉瘤中的表达谱、调控网络及功能影响：新型诊断与治疗靶点的系统研究

本研究针对骨肉瘤（OS）诊断与治疗难题，通过生物信息学分析与分子实验系统探讨CXCR家族基因（CXCR1/CXCR2/CXCR3/CXCR4/CXCR5/CXCR7）的表达特征。研究发现CXCR基因在OS中显著上调且启动子低甲基化，与免疫细胞浸润正相关并增强药物敏感性。CXCR1/2基因敲除实验证实其调控细胞增殖与迁移功能，为OS提供了新的诊断标志物和治疗靶点。

　　

骨肉瘤（Osteosarcoma, OS）作为最常见的原发性恶性骨肿瘤，尤其好发于青少年群体，约占所有恶性骨肿瘤的60%。尽管手术联合化疗等多模式治疗手段不断进步，但OS患者的预后仍然严峻，特别是发生转移或复发的病例。肿瘤的异质性、化疗耐药性以及缺乏有效的分子靶点，成为改善OS临床疗效的主要障碍。近年来，趋化因子受体家族尤其是C-X-C趋化因子受体（CXCR）家族在肿瘤进展、免疫调节及转移中的作用引起广泛关注，然而其在OS中的系统研究仍不充分。为此，Dong等人在《Hereditas》发表了一项综合性研究，深入探索了CXCR家族基因在OS中的表达模式、调控机制及其功能影响。

为了全面解析CXCR家族在OS中的作用，研究人员整合了生物信息学分析与实验验证策略。主要技术方法包括：1）使用GEO数据集（GSE12865）和UALCAN平台进行表达与甲基化分析；2）通过cBioPortal和GENT2数据库进行突变与生存分析；3）利用ENCORI构建miRNA-mRNA调控网络；4）采用RT-qPCR、Western blot、CCK-8、集落形成与伤口愈合实验进行分子与细胞功能验证；5）基于GSCA和DAVID数据库开展免疫浸润、药物敏感性及功能富集分析。研究所用OS细胞系包括HOS、MG-63等7种，正常对照为hFOB 1.19等3种成骨细胞系。

表达与ROC曲线分析

通过RT-qPCR发现，CXCR1、CXCR2、CXCR3、CXCR4、CXCR5和CXCR7在OS细胞系中均显著上调，ROC曲线分析显示这些基因具有较高的诊断价值（AUC值接近1），提示其作为OS潜在诊断标志物的可能性。

表达验证与启动子甲基化分析

基于GSE12865数据集的验证进一步确认CXCR家族基因在OS样本中表达上调。启动子甲基化分析显示，OS肿瘤组织中CXCR基因呈现显著低甲基化状态，可能与基因激活及表达增加相关。不同病理分期分析表明，CXCR1、CXCR2、CXCR4、CXCR5和CXCR7随疾病进展表达上升，而CXCR3在晚期表达较低。

突变分析

对237例OS样本的突变分析显示，CXCR1和CXCR2仅在0.84%的样本中存在错义突变，其他CXCR基因未见突变。拷贝数变异（CNV）分析表明，CXCR1和CXCR2存在部分扩增，而其他成员拷贝数未见显著改变。

生存分析

CXCR4高表达与患者不良预后显著相关（HR=1.38–1.39），CXCR3也显示与生存相关，而CXCR1、CXCR2、CXCR5和CXCR7的预后意义不确定或影响较小。

miRNA-mRNA网络分析

研究发现miR-130a、miR-146a、miR-155、miR-21和miR-7可能调控CXCR基因表达，这些miRNA在OS中同样上调，并显示出诊断潜力。

免疫与药物敏感性分析

CXCR基因表达与多种免疫细胞（如巨噬细胞、CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞）浸润呈正相关。此外，CXCR基因高表达患者对CUDC-101、GSK1070916等药物更具敏感性。

基因富集分析

功能富集分析表明，CXCR家族基因主要参与趋化因子介导的信号通路、免疫反应及细胞迁移等生物学过程，与肿瘤进展和微环境调控密切相关。

CXCR1和CXCR2敲除的功能影响

基因敲除实验证实，抑制CXCR1表达可显著降低HOS和MG-63细胞的增殖、集落形成能力，并抑制细胞迁移。

本研究系统阐明了CXCR家族基因在OS中的表达上调、表观遗传调控、预后价值及其功能机制，尤其凸显了CXCR1/CXCR2在肿瘤细胞恶性行为中的关键作用。这些发现不仅为OS提供了潜在的诊断与预后生物标志物，也为开发针对CXCR信号通路的靶向治疗策略奠定了理论基础。尽管研究存在样本量有限和部分机制未深入探索的局限性，但其整合多组学与实验验证的研究策略为OS的精准医疗提供了重要方向。