AIMP2表达作为复发性胶质母细胞瘤抗血管生成治疗反应的新型预测生物标志物：多组学与单细胞分析研究

本研究首次通过多组学分析揭示AIMP2在胶质瘤血管生成中的关键作用，发现其高表达与抗血管治疗（如贝伐珠单抗和瑞戈非尼）显著改善的生存获益相关（REGOMA试验HR=4.75，P<0.001）。研究者通过单细胞转录组测序证实AIMP2在星形胶质细胞样细胞中特异性富集，并鉴定出可临床应用的甲基化位点cg04317940作为分层标志物，为复发性GBM患者个体化治疗提供了新策略。

　　

引言

血管生成是实体瘤的关键病理特征，胶质母细胞瘤（GBM）拥有最丰富的血管系统支持肿瘤生长和增殖。尽管抗血管内皮生长因子（VEGF）疗法等抗血管生成治疗在过去十年中被广泛探索，但除贝伐珠单抗于2017年被FDA批准用于复发性GBM治疗外，其他药物如阿柏西普、多韦替尼、舒尼替尼、索拉非尼、西地尼布、伊马替尼、帕唑帕尼和马里佐米等均未显示出显著的生存获益。缺乏经过验证的预测性生物标志物是限制抗血管生成治疗成功的主要挑战。

氨基酸酰tRNA合成酶复合物相互作用多蛋白（AIMP）1/2/3是一组多功能蛋白，构成ARS复合物的一部分，在神经系统疾病和功能中发挥作用，但其在胶质瘤中的作用尚未被探索。AIMP1与血管生成的关联已被确立，AIMP2可能通过调节WNT/β-连环蛋白信号通路影响血管生成，而AIMP3通过调节p53激活和基因组稳定性来调控血管生成。本研究旨在探讨AIMP在胶质瘤血管生成中的作用及其作为抗血管生成治疗反应预测生物标志物的潜力。

材料与方法

研究分析了多个公开的胶质瘤数据集，包括癌症基因组图谱（TCGA）、中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）、REMBRANDT、Gravendeel、BELOB和REGOMA试验，以及四个单细胞转录组数据集。多组学分析整合了转录组、表观遗传和蛋白质组数据。采用Kaplan-Meier和Cox比例风险模型评估AIMP在异质性和同质性治疗组中的潜在预后价值。通过单细胞转录组学探索GBM中AIMP2的空间和细胞类型特异性表达。

AIMP1/2/3 mRNA表达与血管生成通路的相关性

研究发现AIMP1/2/3表达与33种TCGA癌症中的血管生成通路基因集显著相关。AIMP1表达在所有癌症中均显示显著正相关（除CHOL外），AIMP2和AIMP3分别在24/33和21/33种癌症中与Panther通路血管生成基因集显著相关。在京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析中，AIMP2和AIMP3分别与20/33和21/33种癌症的血管生成基因集表达显著相关。这些发现强烈表明AIMP1/2/3基因与癌症中的血管生成通路存在关联。

AIMP在胶质瘤中的多组学差异表达

与正常脑组织相比，GBM和低级别胶质瘤（LGG）中AIMP1和AIMP2的mRNA表达水平显著升高。尽管AIMP3在mRNA水平上未见显著差异，但蛋白质水平显示所有三种蛋白在GBM和LGG组织中的表达均高于正常脑组织。免疫组化染色显示，正常组织中AIMP1/2/3染色为"低"强度，而GBM和LGG中 consistently为"高"或"中等"强度。

AIMP与肿瘤分级和复发的关系

研究发现AIMP1/2/3在高等级（III和IV级）胶质瘤中的表达显著高于低等级（II级）肿瘤。在复发性胶质瘤中，AIMP2和AIMP3的表达显著高于原发性肿瘤，AIMP1也显示出升高趋势（P=0.058）。这表明AIMP水平与肿瘤复发/进展相关，支持了在复发性GBM中研究AIMP的合理性。

AIMP对生存的预后影响

在四个GBM队列中的生存分析显示，AIMP对生存的影响不一致，表明AIMP1/2/3的潜在预后影响可能取决于治疗。在多变量分析调整患者年龄和性别后，AIMP2仅在TCGA队列中与生存显著相关。

抗血管生成治疗的回顾性分析

对REGOMA和BELOB试验的回顾性分析显示，抗血管生成治疗仅在AIMP1/2/3高表达亚组中显示出显著改善的生存获益。在REGOMA试验中，瑞戈非尼治疗与CCNU相比，在高AIMP1、高AIMP2和高AIMP3表达亚组中均显示出显著改善的生存。在BELOB试验中，联合治疗与贝伐珠单抗或CCNU单药治疗相比，仅在高AIMP2表达亚组中显示出显著改善的生存。这些发现表明AIMP表达状态可能与复发性GBM对抗血管生成治疗的反应相关。

AIMP CpG甲基化状态作为预测生物标志物

研究鉴定了四个与各自mRNA表达水平显著相关的AIMP CpG位点（AIMP1-cg24015814、AIMP2-cg04317940、AIMP3-cg14439353和AIMP3-cg20512532），这些位点的甲基化状态可能用于分层可能对抗血管生成治疗有反应的患者。特别强调AIMP2-cg04317940作为贝伐珠单抗治疗反应的分层因子。

AIMP2在GBM中的空间和细胞类型特异性表达

空间转录组分析显示AIMP2在肿瘤组织中均匀表达，缺乏明显的共定位区域。单细胞转录组分析显示，AC样细胞中AIMP2表达最高，其次是MES样细胞。AC样细胞以EGFR扩增/过表达为特征，而EGFR调节VEGF表达，这可能是AIMP2表达与肿瘤血管生成 profile之间联系机制的解释。

讨论

本研究首次报道了AIMP表达与血管生成通路基因的关联。研究发现AIMP1/2/3在胶质瘤中异常表达，与肿瘤侵袭性和复发相关。回顾性分析表明AIMP2作为抗血管生成治疗反应的预测分子生物标志物，高AIMP2 mRNA亚组对两种不同抗血管生成治疗的反应更好。研究还鉴定了特定的CpG位点甲基化作为实际应用的分层因子，为个体化治疗提供了新策略。

单细胞转录组分析为抗血管生成治疗在AIMP2高肿瘤中观察到的疗效增强提供了可能的解释。AIMP2在肿瘤组织中均匀分布，表明肿瘤可能依赖血管生成驱动的途径生存。AC样细胞中AIMP2表达最高，可能与EGFR调节VEGF有关，这可能是AIMP2调节血管生成治疗反应机制的解释。

基于这些发现，研究提出使用AIMP2高表达作为预测生物标志物，通过甲基化分层，可能增强治疗效果并改善接受抗血管生成治疗的复发性GBM患者的结局。需要在前瞻性研究中继续验证该生物标志物以支持临床实施。