铁死亡相关基因下调调控骨肉瘤细胞侵袭迁移的机制及预后模型构建

本研究针对骨肉瘤（OS）预后差、转移率高的问题，通过整合TARGET和GEO数据库数据，筛选出12个铁死亡相关基因（FRGs），并构建基于BNIP3、G6PD、PGD和TGFBR1的4基因预后模型。实验验证表明，这些基因通过调控细胞内活性氧（ROS）水平影响铁死亡，进而抑制OS细胞增殖和迁移。该研究为OS的精准治疗提供了新靶点，发表于《Scientific Reports》。

　　

骨肉瘤（Osteosarcoma, OS）是青少年最常见的恶性骨肿瘤，尽管手术和化疗技术进步，但患者5年生存率仍停滞在65-70%，而转移病例的生存率骤降至15-30%。这一严峻现状的核心问题在于缺乏有效的预后标志物和治疗靶点。近年来，铁死亡（Ferroptosis）——一种由铁依赖的脂质过氧化驱动的非凋亡性细胞死亡方式，在肿瘤抑制中展现出潜力，但其在OS中的调控机制尚不明确。南昌大学第二附属医院骨科团队通过多组学分析和实验验证，揭示了4个关键铁死亡相关基因（FRGs）如何通过氧化应激通路影响OS进展，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用生物信息学与实验验证相结合的策略：从TARGET（84例）和GSE21257（53例）队列中筛选差异表达的FRGs，结合GTEx正常组织数据建立预后模型；通过qRT-PCR、免疫组化（IHC）在OS细胞系（MG-63、Saos-2等）和患者组织中验证基因表达；利用siRNA沉默、Transwell迁移实验、Edu增殖检测和DHE活性氧探针等技术解析基因功能。

结果部分：

1. 差异表达FRGs的鉴定：筛选出58个OS中差异表达的FRGs（37个下调，21个上调），其中12个与预后显著相关。GO/KEGG分析显示这些基因富集于铁离子结合和铁死亡通路，且与缺氧诱导因子（HIF）调控的TfR/DMT1铁代谢通路存在交叉。

2. 预后模型构建：基于多变量Cox回归建立4基因（BNIP3、G6PD、PGD、TGFBR1）风险评分模型。高风险组患者总生存期显著缩短（p<0.001），模型在独立队列中验证AUC达0.745（1年）和0.632（5年）。

3. 基因功能实验：

   • 表达验证：BNIP3在OS组织中低表达，而G6PD/PGD/TGFBR1高表达（IHC评分p<0.05）。
   • 表型调控：沉默G6PD/TGFBR1抑制细胞迁移（Transwell孔穿透数减少50%）和增殖（Edu⁺细胞下降60%），而BNIP3敲除产生相反效应。
   • 机制探索：DHE染色显示G6PD/TGFBR1沉默使ROS水平升高2.3倍，而BNIP3沉默降低ROS，证实其通过氧化应激调控铁死亡敏感性。

结论与意义：
该研究首次将临床样本分析与细胞实验结合，阐明BNIP3（抑癌）与G6PD/PGD/TGFBR1（促癌）通过调控NADPH/GSH/GPX4抗氧化轴影响铁死亡的分子机制。提出的4基因标签不仅可作为OS预后生物标志物（C-index=0.812），其调控网络还为治疗提供新思路：针对G6PD/PGD设计siRNA药物可能通过诱发铁死亡抑制转移，而BNIP3激动剂或可增强传统化疗效果。局限性在于样本量较小，未来需扩大队列验证模型普适性，并深入探索基因互作的具体信号节点。