靶向ASL介导的氨基酸代谢重编程：揭示胶质瘤恶性进展新机制与NF-κB通路调控作用

《Scientific Reports》：Screening of targets related to amino acid metabolism in glioma to identify the tumor-promoting effects of its core gene ASL

本研究针对胶质瘤氨基酸代谢异常与肿瘤免疫微环境相互作用的机制空白，通过整合TCGA、CGGA和GEO多组学数据构建了包含ASL、SLC6A6等6个基因的氨基酸代谢风险评分模型。研究发现精氨基琥珀酸裂解酶（ASL）通过激活NF-κB信号通路促进胶质瘤细胞增殖迁移，并诱导M2型巨噬细胞浸润形成免疫抑制微环境。该研究为胶质瘤的代谢免疫联合治疗提供了新靶点。

　　

在大脑这个人体最精密的指挥中心里，胶质瘤作为最常见的原发性中枢神经系统肿瘤，以其侵袭性强、复发率高的特性成为神经肿瘤领域的治疗难点。尽管手术、放疗和化疗等综合治疗手段不断进步，但患者预后仍不理想，高级别胶质瘤患者的五年生存率始终徘徊在较低水平。近年来，肿瘤代谢重编程研究揭示，肿瘤细胞通过重塑其代谢途径来满足快速增殖的能量和物质需求，其中氨基酸代谢异常在胶质瘤发生发展中的作用日益受到关注。

胶质瘤细胞表现出独特的代谢特征，不仅增强糖酵解能力，还异常调控多种氨基酸的代谢过程。肿瘤微环境中的氨基酸不仅为肿瘤细胞提供生物合成前体，还通过调节免疫细胞功能影响抗肿瘤免疫应答。然而，氨基酸代谢如何精确调控胶质瘤恶性进展，其关键分子机制和临床意义尚不明确。为此，中国医科大学附属第一医院王世松等研究人员开展了针对胶质瘤氨基酸代谢相关靶点的系统研究，相关成果发表在《Scientific Reports》期刊。

研究人员首先通过生物信息学方法整合多中心数据，构建了氨基酸代谢风险评分模型，进而发现精氨基琥珀酸裂解酶（ASL）在胶质瘤中的关键作用。实验验证表明ASL通过激活NF-κB信号通路促进肿瘤恶性进展，并调控免疫微环境。这项研究为理解胶质瘤代谢特征提供了新视角，为开发靶向氨基酸代谢的治疗策略奠定了理论基础。

关键技术方法包括：利用TCGA、CGGA和GEO数据库的胶质瘤转录组和临床数据；通过GSEA、GEPIA等平台进行基因集富集分析和生存分析；采用Sangerbox 3.0、Metascape等工具进行生物信息学分析；使用XCELL、CIBERSORT等算法评估免疫细胞浸润；通过体外实验验证ASL功能（细胞系包括U251、LN229等）；Western blot、免疫组化、Transwell、MTS等技术进行机制探索。

筛选氨基酸代谢相关基因及模型构建

研究人员从GSEA数据库获取氨基酸代谢相关基因集，结合GEPIA平台的生存分析，筛选出6个与胶质瘤预后显著相关的基因：ASL、SLC6A6、P4HA2、P4HB、PLOD1和PSAT1。基于TCGA高级别胶质瘤队列数据，构建了风险评分模型：风险评分=0.4054×ASL表达+0.5306×SLC6A6表达+0.5877×P4HA2表达+0.4700×P4HB表达+0.4700×PLOD1表达-0.4155×PSAT1表达。

该模型在TCGA、CGGA325、CGGA693和GSE16011数据集中均显示高风险组患者预后显著较差。单因素和多因素COX回归分析证实风险评分是独立的预后因素，与WHO分级、IDH突变状态等临床特征无关。

高风险评分预测更差的临床表型

热图分析显示，高级别胶质瘤和IDH1野生型胶质瘤在高风险组中比例更高。胶质母细胞瘤（GBM）主要分布在高风险组，而少突胶质细胞瘤更多出现在低风险组。随着年龄增长，高风险组患者比例增加。基因表达趋势分析表明，5个不良预后基因随胶质瘤级别升高表达增加，间充质亚型表达最高，IDH1野生型患者基因表达上调。

风险评分随胶质瘤级别升高而增加，在间充质亚型中达到峰值，IDH1野生型患者评分更高。在低级别胶质瘤中，高风险评分同样与不良预后相关，表明该模型具有广泛的预后预测价值。

高氨基酸代谢风险评分提示更复杂的肿瘤免疫微环境

差异表达基因分析发现高风险组患者富集于炎症、细胞因子信号、免疫调节和血管生成相关通路。GSEA分析证实细胞因子相互作用、白细胞迁移和巨噬细胞分化在高风险患者中显著富集。风险评分与肿瘤纯度呈负相关，与免疫评分和基质评分呈正相关，表明高风险评分对应更复杂的肿瘤免疫微环境。

免疫浸润分析显示，高风险患者M2巨噬细胞浸润增加，而活化NK细胞和M1巨噬细胞比例下降。通过CIBERSORT、EPIC和MCP-counter等多种算法验证，高风险组均显示M2巨噬细胞浸润评分显著升高，活化NK细胞亚群浸润水平明显降低，证实了免疫抑制微环境的存在。

鉴定ASL为核心基因及其临床验证

ROC曲线分析显示ASL在六种氨基酸代谢相关基因中预测能力最强。蛋白印迹实验证实胶质瘤细胞系中ASL蛋白表达显著高于正常星形胶质细胞。人类蛋白质图谱数据库分析和免疫组化验证均表明，ASL在胶质瘤组织中高表达，且表达水平随肿瘤级别升高而增加。

ASL敲低抑制胶质瘤恶性表现

在U251和LN229细胞系中敲低ASL表达后，Western blot验证敲低效率。MTS实验显示ASL敲低显著抑制细胞增殖能力，Transwell迁移实验表明ASL抑制明显损害胶质瘤细胞运动能力，证明ASL对维持胶质瘤细胞恶性表型至关重要。

ASL过表达增强胶质瘤细胞迁移和侵袭

质粒转染过表达ASL后，Transwell实验显示ASL过表达显著增强细胞迁移和侵袭能力，证明ASL有效促进胶质瘤细胞扩散。

ASL激活NF-κB信号通路

GSEA分析显示高表达ASL的胶质瘤中NF-κB通路基因显著富集。Western blot证实ASL敲低降低磷酸化NF-κB（p-NF-κB）水平，而ASL过表达增加p-NF-κB表达。NF-κB抑制剂BAY 11-7082处理抑制细胞增殖，并减弱ASL过表达诱导的迁移和侵袭增强，表明ASL主要通过激活NF-κB信号通路促进胶质瘤恶性进展。

研究结论表明，ASL作为氨基酸代谢的关键调控因子，通过激活NF-κB信号通路促进胶质瘤恶性进展，并塑造免疫抑制微环境。该研究不仅揭示了氨基酸代谢在胶质瘤中的新机制，还为开发靶向代谢-免疫轴的治疗策略提供了理论依据。与以往研究相比，本研究首次将ASL定位为代谢-免疫界面调控因子，提出了靶向ASL联合免疫治疗的新范式，为改善胶质瘤患者预后提供了新的思路。