基于单样本基因集富集分析(ssGSEA)富集分数构建胶质母细胞瘤免疫预后模型:开启精准诊疗新征程

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Cancer Genetics 1.4

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  胶质母细胞瘤(GBM)预后差,现有免疫治疗效果不佳,且缺乏有效的基于肿瘤免疫微环境(TIME)的免疫预后模型。研究人员用 TCGA 数据经单样本基因集富集分析(ssGSEA)构建模型,该模型可评估预后和免疫特征,为治疗提供指导。

  
在医学研究的舞台上,胶质母细胞瘤(Glioblastoma,GBM)犹如一个难以攻克的 “堡垒”,让无数患者和科研人员为之困扰。GBM 是成人中最具侵袭性且最为常见的原发性恶性脑肿瘤,它在恶性中枢神经系统(CNS)肿瘤中占比高达 48.6%,在所有肿瘤里也占到了 14.5%。即便采用了标准的治疗方案,像最大限度的手术切除,术后再配合替莫唑胺进行放化疗,治疗效果依旧差强人意。被诊断为 GBM 的患者,中位总生存期(OS)仅约 14.6 个月,5 年生存率更是低至 7.2% 。近年来新兴的肿瘤治疗电场(Tumor-treating fields,TTFields)虽然带来了一丝希望,能干扰细胞分裂和细胞器组装,展现出一定的治疗效果,但它也无法彻底根除 GBM。与此同时,针对 GBM 的新药和新策略的临床试验不断增加,尤其是免疫疗法和靶向疗法领域,不过患者对免疫疗法的抵抗现象较为严重,这与 GBM 的免疫抑制性肿瘤免疫微环境(Tumor immune microenvironment,TIME)密切相关。而且,目前基于 TIME 的有效免疫预后模型少之又少,因此,构建一个可靠的免疫预后模型迫在眉睫。

为了解决这些难题,来自国外(文中未明确具体机构名称)的研究人员展开了深入研究。他们通过全面分析肿瘤中富集的生物学过程和通路,成功构建了 GBM 的免疫预后模型。这一研究成果发表在《Cancer Genetics》杂志上,为 GBM 的治疗和预后评估开辟了新的方向。

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。他们从加州大学圣克鲁兹分校的 Xena 浏览器,下载了 GBM 患者的基因表达 RNA 测序(RNA-seq)数据、体细胞突变数据以及表型信息,筛选出 141 例异柠檬酸脱氢酶(IDH)野生型 GBM 患者的数据用于模型构建。验证阶段,则从特定数据库获取了 GBM 样本的 RNA-seq 数据和临床信息。研究的核心技术是单样本基因集富集分析(single-sample gene set enrichment analysis,ssGSEA),基于此对来自分子特征数据库的基因集进行全面分析,筛选出与预后相关的基因集构建模型。

下面让我们详细了解一下具体的研究结果。

  • 免疫预后模型的构建:研究人员运用 LASSO Cox 回归分析,从 18 个基因集中精心挑选出 4 个用于模型构建。随后,基于这些参数建立了 Cox 回归模型,并构建了列线图(nomogram)。他们将列线图的总得分定义为肿瘤免疫评分(tumor-immune score,T-I score) ,基因集 4 的得分定义为 I 评分,同时计算了各基因集的 ssGSEA 评分与总得分之间的相关系数。这一模型的构建,为后续评估患者预后和免疫特征奠定了坚实基础。
  • 模型的预后验证:研究人员分别在训练队列(TCGA 数据集)和验证队列(CGGA 数据集)中对模型进行验证。通过绘制 Kaplan-Meier 曲线发现,高风险组患者的总生存期明显比低风险组更差,在 TCGA 队列中,二者差异显著(p < 0.001) ,在 CGGA 队列中同样差异明显(p = 0.04)。这充分表明,该模型能够有效区分不同风险等级的患者,对预后评估具有重要价值。
  • 免疫浸润分析:借助计算机模拟细胞术(in silico cytometry),研究人员对 TCGA、CGGA 和爱知县癌症中心(Aichi Cancer Center,ACC)队列中的高低风险患者进行免疫浸润分析。结果发现,高风险组中具有免疫抑制特性的巨噬细胞和具有效应功能的 T 细胞显著增加(p < 0.01)。这一发现揭示了高低风险组患者免疫微环境的差异,有助于进一步理解 GBM 的免疫机制。

综合上述研究结果,研究人员得出结论:基于 ssGSEA 评估 TIME 构建的免疫预后模型,在预测 GBM 患者的预后和免疫特征方面表现出色。通过筛选和分析预后较差且免疫细胞浸润较高的病例,能够为开发抗原特异性免疫疗法提供重要依据。尽管目前开发抗原特异性免疫疗法仍是 GBM 治疗领域的一大挑战,但此项研究无疑为后续探索指明了方向。

在讨论部分,研究人员再次强调 GBM 的恶性程度极高,对现有标准治疗手段具有很强的抗性,长期以来治疗效果难以取得明显突破。而免疫疗法虽然前景广阔,但 GBM 患者对其存在抵抗现象,这与肿瘤的免疫微环境密切相关。此次构建的免疫预后模型,为深入了解 GBM 患者的免疫微环境和预后情况提供了有力工具,有望助力开发更有效的免疫治疗策略。这项研究成果为 GBM 的临床治疗和科研探索带来了新的曙光,激励着更多科研人员朝着攻克 GBM 这一目标继续前行。

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