CXCL8通过调控M2巨噬细胞浸润预测4级胶质瘤预后并区分肿瘤分级

《Hormones & Cancer》：M2 macrophage infiltration associated with CXCL8 predicts grade 4 prognosis and differentiates glioma grades

为解决胶质瘤WHO分级中Gr.3与Gr.4鉴别及预后评估的临床难题，研究人员开展了基于生物信息学与实验验证的研究。该研究通过分析GEO、TCGA及CGGA数据库，发现CXCL8/IL8是区分Gr.4与Gr.3胶质瘤的关键预后生物标志物，其高表达与M2巨噬细胞浸润显著相关，为胶质瘤的精准分级与免疫治疗提供了新靶点。

　　

在脑肿瘤的诊疗中，胶质瘤是最具挑战性的类型之一。根据世界卫生组织（WHO）的分类，胶质瘤被分为不同级别，其中3级（Gr.3）和4级（Gr.4）属于高级别胶质瘤（HGG），但它们的预后和治疗方案却存在显著差异。尽管病理学家通过观察细胞形态、坏死和血管增生等特征来划分等级，但这个过程往往带有主观性，且有时难以准确区分。虽然IDH突变、1p/19q共缺失等分子标志物已被纳入诊断标准，但寻找能够客观、精准地区分Gr.3和Gr.4胶质瘤，并能预测患者预后的生物标志物，仍然是临床实践中的迫切需求。

为了回答这个问题，来自三军总医院和台北医学大学的研究团队在《Discover Oncology》上发表了一项研究。他们通过整合多个公共数据库的数据，并结合实验验证，发现了一个名为CXCL8（也称为IL8）的基因，它在Gr.4胶质瘤中扮演着关键角色。该研究不仅证实了CXCL8是区分Gr.3和Gr.4胶质瘤的强有力指标，还揭示了其通过招募并极化M2巨噬细胞来塑造免疫抑制性肿瘤微环境，从而促进肿瘤进展的潜在机制。

为了开展这项研究，研究人员首先从GEO数据库获取了GSE4290和GSE109857两个数据集，通过生物信息学分析筛选出在Gr.3和Gr.4胶质瘤中差异表达的基因。随后，他们利用蛋白互作网络（PPI）和KEGG通路富集分析，从这些差异基因中鉴定出关键基因。接着，研究团队利用TCGA和CGGA数据库，对这些关键基因进行了生存分析和验证，最终锁定了CXCL8作为核心研究对象。为了进一步探索CXCL8的功能，他们进行了基因集富集分析（GSEA）和免疫浸润分析，并利用TIMER数据库评估了CXCL8与免疫细胞标志物的相关性。最后，研究人员还收集了12例高级别胶质瘤患者的组织样本，通过免疫组化（IHC）染色，在蛋白水平上验证了CXCL8的表达差异。

3.1 鉴定Gr.3与Gr.4胶质瘤的差异表达基因

研究人员首先对GSE4290和GSE109857两个数据集进行了分析，分别鉴定出394个和1467个差异表达基因（DEGs）。通过取交集，他们最终确定了98个在Gr.3和Gr.4胶质瘤中表达模式一致的基因，其中62个上调，36个下调。随后，他们构建了蛋白互作网络，并从中筛选出48个核心基因。对这些核心基因进行KEGG通路富集分析，发现它们主要富集在PI3K-Akt信号通路、细胞外基质（ECM）受体相互作用等与肿瘤进展密切相关的通路上。最终，研究人员确定了23个参与这些关键通路的基因，作为后续研究的候选基因。

3.2 通过生存分析鉴定并验证预后基因

为了评估这23个候选基因的临床价值，研究团队利用TCGA数据库进行了生存分析。结果显示，在Gr.4胶质瘤患者中，有6个基因（THBS1、CXCL8、IBSP、COL8A1、GBP5和HES5）与患者的无进展生存期（PFS）或总生存期（OS）显著相关。为了进一步验证这些基因的普适性，研究人员又在CGGA数据库中对它们进行了验证。结果发现，THBS1和CXCL8这两个基因在Gr.4胶质瘤中表现出稳定的预后预测价值，而在Gr.3胶质瘤中则没有显著相关性，这表明它们可能是Gr.4胶质瘤特有的预后生物标志物。

3.3 CXCL8作为预测4级胶质瘤预后的独特基因

鉴于CXCL8在Gr.4胶质瘤中表现出独特的预后价值，研究人员对其进行了深入分析。基因集富集分析（GSEA）显示，CXCL8高表达组主要富集在血管生成、炎症反应、TNF-α信号通路等与肿瘤进展相关的通路上。此外，CXCL8的表达水平与WHO分级、IDH野生型状态以及1p/19q非共缺失状态显著相关。受试者工作特征（ROC）曲线分析进一步证实，CXCL8能够有效地区分Gr.4和Gr.3胶质瘤，在TCGA和CGGA数据集中的曲线下面积（AUC）分别为0.899和0.644。为了在蛋白水平上验证这一发现，研究人员对12例高级别胶质瘤组织进行了免疫组化染色，结果清晰地显示，Gr.4胶质瘤组织中的CXCL8蛋白表达水平显著高于Gr.3组织，进一步支持了CXCL8作为分级诊断标志物的潜力。

3.4 CXCL8与免疫浸润及M2巨噬细胞极化相关，尤其在复发性4级胶质瘤中

为了探究CXCL8影响胶质瘤预后的潜在机制，研究人员分析了其与肿瘤免疫微环境的关系。单样本基因集富集分析（ssGSEA）结果显示，CXCL8的表达与巨噬细胞和中性粒细胞的浸润水平呈最强的正相关。进一步分析发现，CXCL8的表达与M2巨噬细胞的标志物（如CD163、VSIG4、MS4A4A）高度相关，而与M1巨噬细胞的标志物无关。更有趣的是，在复发性Gr.4胶质瘤中，CXCL8与M2巨噬细胞标志物的相关性进一步增强，而在复发性Gr.3胶质瘤中则减弱。这表明CXCL8可能通过促进M2巨噬细胞的浸润和极化，在Gr.4胶质瘤的复发和进展中发挥重要作用。

该研究通过多组学数据整合分析，成功地将CXCL8鉴定为区分Gr.3和Gr.4胶质瘤的关键预后生物标志物。研究结果表明，CXCL8的高表达与Gr.4胶质瘤的恶性进展密切相关，并且其预后价值具有分级特异性，即在Gr.4胶质瘤中意义重大，而在Gr.3胶质瘤中则不明显。机制上，CXCL8通过塑造一个以M2巨噬细胞浸润为特征的免疫抑制性肿瘤微环境，从而促进肿瘤的免疫逃逸和进展。这一发现不仅为胶质瘤的精准分级提供了新的分子依据，也为开发针对CXCL8及其相关通路的免疫治疗策略提供了理论支持。未来，将CXCL8与IDH突变、1p/19q共缺失等现有分子标志物相结合，有望构建更完善的预后预测模型，为胶质瘤患者的个体化治疗提供更精准的指导。