基于乳酸化修饰的胶质瘤预后模型构建及靶点C19orf53功能验证

《Hormones & Cancer》：Construction of lactylation-related prognostic signature for glioma

本研究针对胶质瘤高死亡率与复发率的临床难题，首次系统构建了乳酸化相关基因的预后标志物。通过整合TCGA和CGGA数据库，采用10种机器学习算法筛选出14个关键基因，建立的风险评分模型在多个队列中显著预测低级别胶质瘤(LGG)患者生存（HR=10.24，5年AUC=0.92）。机制研究表明高风险组富集p53、VEGF等促癌通路，并通过体外实验证实C19orf53基因敲低可抑制LGG细胞增殖与迁移（p<0.001）。该研究为胶质瘤预后评估提供了新型乳酸化视角，并揭示C19orf53的潜在治疗价值。

　　

在大脑这个精密的人体指挥中心，胶质瘤如同潜伏的破坏者，作为中枢神经系统最常见的恶性肿瘤，其发病率可达每10万人中9.6例。尤其令人担忧的是，尽管低级别胶质瘤（LGG）患者中位生存期可达7-11年，但几乎无法避免的复发和进展最终导致不良结局。当前手术联合放化疗的标准治疗方案，往往因肿瘤的高度异质性和耐药性而疗效受限。在这片治疗困境中，科学家们将目光投向了肿瘤微环境中的特殊代谢产物——乳酸。

乳酸作为无氧代谢的产物，在胶质瘤缺氧微环境中异常富集，其浓度随肿瘤级别升高而增加。2019年，科学家首次发现乳酸可通过乳酸化修饰（lactylation）这种新型蛋白质翻译后修饰方式，将乳酸分子共价结合到组蛋白的赖氨酸残基上，从而调控基因表达。这一发现为理解乳酸的非代谢功能开辟了新视角。尽管乳酸化在结直肠癌、胃癌等多种肿瘤中被证实与恶性进展相关，但它在胶质瘤中的作用机制仍如迷雾待解。

为此，Huang等人在《Discover Oncology》发表的研究，首次系统构建了乳酸化相关基因的预后标志物，为胶质瘤预后评估提供了新思路。研究团队整合了TCGA数据库的LGG样本和GTEx数据库的正常脑组织数据，通过差异表达分析筛选出2705个在正常脑组织-LGG-胶质母细胞瘤（GBM）这一恶性程度递增过程中表达渐变的基因。进一步与已报道的332个乳酸化相关基因取交集，获得41个目标基因（图1C）。功能分析显示这些基因主要参与基因表达调控和蛋白结合过程（图1D）。

研究方法上，团队创新性地采用10种机器学习算法组合进行模型构建，发现StepCox[both]+GBM算法在LGG中预测效能最优（C-index=0.74）。通过10折交叉验证，最终确立包含14个基因的预后标志物，其风险评分（RS）计算公式为：MSN0.297 + KIF2C0.100 + ... + TP53 * 0.006。值得注意的是，该模型在GBM中预测效能不佳（C-index=0.57），提示乳酸化修饰在不同级别胶质瘤中可能具有不同的生物学意义。

研究通过对TCGA训练集和CGGA验证集的分析，证实高风险组患者预后显著较差。在TCGA队列中，高风险组死亡风险是低风险组的10.24倍（图2C），而1年、3年和5年总体生存期（OS）的AUC值分别达到0.93、0.95和0.92（图2G），显示出卓越的预测能力。独立验证集GSE108474进一步支持了模型的泛化能力（5年AUC=0.79）。

机制探索方面，基因集富集分析（GSEA）揭示高风险组显著富集于p53通路（|NES|=1.9978）、VEGF信号通路（|NES|=1.9361）等经典促癌通路，以及多种免疫炎症相关通路（图3B）。蛋白互作（PPI）网络分析显示14个标志物基因间存在密切相互作用（图3C）。通过多重共线性诊断和LASSO回归筛选，最终确定11个基因（MSN、KIF2C、G6PD等）为独立预后因素，其中C19orf53风险比（HR）高达2.84（p=4.7e-3），提示其重要临床意义。

实验验证环节，研究人员发现C19orf53在胶质瘤细胞系（Hs683、SW1088等）中的表达显著高于正常星形胶质细胞HEB（图5B）。通过慢病毒介导的shRNA敲低技术，在Hs683和SW1088细胞中成功下调C19orf53表达（图5C-D）。功能实验表明，C19orf53敲低显著抑制细胞增殖（CCK-8实验，p<0.01）和迁移能力（伤口愈合实验，p<0.001）（图5E-H），首次证实该基因在胶质瘤恶性表型中的促进作用。

该研究的创新之处在于首次从乳酸化修饰角度构建了LGG预后模型，并验证C19orf53的治疗靶点潜力。尽管存在潜在过拟合风险（训练集AUC达0.95）和缺乏蛋白水平验证等局限，但多队列验证和实验补充增强了结论可靠性。研究不仅为胶质瘤预后评估提供了新生物标志物，更重要的是揭示了乳酸化修饰在胶质瘤中的关键作用，为后续机制研究和靶向治疗开发奠定基础。

这项研究犹如一盏探照灯，照亮了乳酸化修饰在胶质瘤研究中的未知领域，为突破当前治疗瓶颈提供了新的可能。随着后续研究的深入，这些发现有望转化为临床实践，最终造福于胶质瘤患者。