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研究人员构建胶质母细胞瘤（GBM）可变剪接预后风险模型，发现 FN1 可作潜在生物标志物，助力预后评估与治疗。
胶质母细胞瘤（Glioblastoma multiforme，GBM）是成年人中最常见的恶性原发性脑肿瘤，如同大脑中的 “定时炸弹”，严重威胁着患者的生命健康。其 1 年生存率仅为 40.9%，5 年生存率更是低至 6.6%。GBM 患者预后差的原因之一是肿瘤细胞的高度异质性，以及对化疗、免疫治疗和放疗的原发性或获得性耐药。
在肿瘤研究领域，可变剪接（Alternative splicing）作为一种重要的转录后调控过程，逐渐进入科学家们的视野。可变剪接就像是基因的 “魔法剪刀手”，它能通过不同外显子的组合，从单个前体 mRNA 产生多种 mRNA 形式，进而影响基因表达和蛋白质功能。已有研究表明，剪接调控异常与肿瘤的发生和发展密切相关。在胶质瘤中，异常的可变剪接事件会导致一些不良后果，比如介导 NF1 剪接为活性较低的异构体，激活 RAS/MAPK 通路，从而降低胶质母细胞瘤患者的生存率。然而，GBM 中异常可变剪接和可变剪接事件（ASEs）的具体情况在很大程度上仍然是个谜。
为了揭开这个谜团，来自广东药科大学、广东省精准医学大数据工程技术研究中心的 Xi Liu、Jinming Song 等研究人员开展了一项深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为 GBM 的预后评估和治疗提供了新的方向。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在数据收集方面，从多个数据库获取了 RNA-seq 数据、微阵列数据、蛋白质阵列数据、ASEs 数据和剪接因子数据等，其中样本队列来源于 TCGA、CGGA 等。在数据分析过程中，运用了多种生物信息学分析方法，如差异表达分析筛选差异表达基因（DEGs），通过单变量 Cox 回归分析筛选与生存相关的 ASEs 等，还使用多种算法构建并验证了预后风险模型。
下面让我们详细看看具体的研究结果：
- 识别预后关键基因：研究人员从 TCGA-GBM 数据集中的 52,370 个 ASEs 中，成功识别出 4,337 个与 GBM 预后显著相关的 ASEs，并将其归类为五种主要的可变剪接类型，其中外显子跳跃（ES）事件占比最高。这些 ASEs 涉及的 2,267 个基因被定义为 ASE 预后相关基因（ASE-PAG）。同时，他们还确定了 27 个差异表达的剪接因子（DEG-SFs），并通过相关性分析和进一步的单变量 Cox 回归分析，最终获得 123 个预后关键基因。这些基因富集在与肿瘤发展、进展、转移和治疗相关的 KEGG 通路和 GO 术语中，如 ECM - 受体相互作用、粘着斑等通路12。
- 构建并评估预后风险模型：研究人员利用随机生存森林（RSF）、极端梯度提升（XGBoost）和 LASSO 回归模型等多种机器学习算法，对预后关键基因进行筛选，最终确定了 11 个基因（C2、COL3A1、CTSL、EIF3L、FKBP9、FN1、HPCAL1、HSPB1、IGFBP4、MANBA 和 PRKAR1B）用于构建可变剪接风险评分（ASRS）预后模型。基于该模型，将样本分为高风险组和低风险组，结果显示高风险组患者预后较差。在训练集和四个外部测试集中，该模型对 1 年、2 年和 3 年生存率的预测准确率较高，表明模型具有良好的性能和泛化能力34。
- 基于 ASRS 的临床特征和富集通路分析：通过单变量和多变量 Cox 回归分析，发现高 ASRS 的 GBM 患者死亡风险更高，这表明 ASRS 可以作为 GBM 患者的独立预后因素。此外，基因集富集分析（GSEA）显示，高风险组中存在更多与免疫激活相关的通路，如补体和凝血级联、细胞因子 - 细胞因子受体相互作用等5。
- 肿瘤微环境分析：ESTIMATE 分析表明，高风险组的免疫评分显著高于低风险组，说明两组肿瘤的免疫浸润水平存在显著差异。通过多种算法分析发现，多种免疫细胞的浸润与 ASRS 显著相关，且高浸润水平的某些免疫细胞与 GBM 患者较差的预后相关。此外，高风险组的免疫检查点相关基因（ICGs）富集分数更高，两组在药物敏感性上也存在显著差异67。
- FN1 的异常剪接调控分析：研究人员对 GBM 和 LGG 进行比较，发现了 4,812 个显著的差异 ASEs（DASEs），其中 FN1 基因存在多个异常 ASEs。例如，FN1 基因的外显子 25 跳跃事件在 GBM 和 LGG 中存在显著差异，且该事件可能导致非规范转录本的高表达。同时，FN1 的 mRNA 和蛋白质在 GBM 中均高表达，且与患者预后不良相关89。
综合上述研究，研究人员成功开发了一种有效的 GBM 可变剪接预后特征模型 ——ASRS 模型，该模型在预测 GBM 患者生存结果方面具有潜在的应用价值，能够帮助医生更好地评估患者的预后情况。同时，研究发现 FN1 基因可能成为 GBM 的潜在可变剪接生物标志物，为 GBM 的治疗提供了新的潜在靶点。不过，研究也存在一些局限性，如缺乏临床样本验证、仅基于 ASEs 预测生存结果不够全面等。未来还需要更多的研究来进一步验证和完善这些发现，为 GBM 患者带来更多的希望。
