胶质瘤缺氧相关分子亚型鉴定及预后风险评分模型的构建与验证

本研究通过整合多组学数据，首次将胶质瘤分为两个缺氧相关分子亚型（C1/C2），揭示C1亚型具有更差预后、免疫抑制微环境及基因组不稳定性特征。构建的9基因预后风险评分模型（含PLAUR等关键基因）在多个队列验证中表现优异（C-index>0.7），实验验证发现SOCS3/PLAUR/LIF等hub基因在缺氧条件下经HIF-1α调控上调，为靶向缺氧微环境的治疗策略提供新方向。

　　

Introduction

胶质瘤作为中枢神经系统最常见恶性肿瘤，占所有原发性脑肿瘤30%和恶性脑肿瘤80%，其中胶质母细胞瘤（GBM）具有高度侵袭性和极差预后。缺氧是肿瘤微环境核心特征，通过缺氧诱导因子（HIF）通路促进血管生成、免疫逃逸和治疗抵抗。本研究利用TCGA和CGGA多中心数据，探索胶质瘤缺氧异质性及其临床意义。

Materials and methods

从TCGA（LGG/GBM）和CGGA（mRNA_325/mRNA_301）数据库获取胶质瘤多组学数据，纳入WHO II-IV级患者。采用MSigDB中WINTER_HYPOXIA_METAGENE基因集进行k-means共识聚类，通过CIBERSORT评估免疫浸润，ESTIMATE计算肿瘤纯度，maftools分析突变谱，WGCNA构建共表达网络。使用LASSO-Cox回归构建预后模型，并通过Western blot在LN229/U118细胞系中验证缺氧条件下（1% O₂）hub基因表达。

Results

Consensus clustering reveals two hypoxia clusters in glioma

基于86个缺氧相关基因将胶质瘤分为C1/C2亚型。C1亚型预后显著更差（P<0.0001），PCA证实两簇转录组差异显著。

Identification of differentially expressed genes and functional analysis

C1亚型上调7622个基因，富集于血管生成、上皮-间质转化（EMT）、细胞周期等恶性表型相关通路。GSEA显示JAK-STAT、NF-κB和P53通路在C1中显著激活。

Immune characteristics and hypoxia clusters

C1亚型具有更高M0/M1/M2型巨噬细胞浸润，免疫评分/基质评分更高而肿瘤纯度更低。免疫检查点基因（PDL1、CTLA4、CD86等）在C1中普遍高表达，EaSIeR算法提示C1可能对免疫治疗更敏感。

Genomic alterations of hypoxia clusters

C2亚型IDH1（93% vs 25%）和ATRX（40% vs 23%）突变频率更高，而TP53突变率相近（43-48%）。C1具有更高肿瘤突变负荷（TMB）和拷贝数变异（CNV），表明基因组不稳定性更强。

Construction of the prognostic model

通过LASSO-Cox回归筛选出9基因预后特征（ANXA5/DDIT3/FABP5/LOX/PLAUR/SLC16A1/SLC20A1/TBPL1/TFRC）。风险评分是独立预后因子（HR=1.92, P<0.001），整合年龄/分级的列线图在TCGA/CGGA队列中显示优异预测性能（1-5年AUC>0.7）。

Landscape of riskScore associations

高风险评分与间充质亚型（r=0.33）、GBM、WHO IV级、IDH1野生型、MGMT非甲基化显著相关。代谢分析显示糖酵解和氧化磷酸化标志物与风险评分呈正相关（r>0.2）。

Identification of hub genes through WGCNA analysis

WGCNA鉴定出与缺氧最相关的蓝色模块（r=0.92），富集于伤口愈合、血管生成调控和组蛋白修饰过程。筛选出CLCF1/PLAUR/SOCS3/LIF四个hub基因。Western blot证实缺氧48小时后U118/LN229细胞中HIF-1^α、PLAUR、SOCS3和LIF蛋白表达显著上调。

Discussion

本研究首次系统阐明胶质瘤缺氧异质性及其多组学特征：C1亚型呈现缺氧驱动型恶性表型，伴随免疫抑制微环境、基因组不稳定性和代谢重编程。实验验证的hub基因（PLAUR/SOCS3/LIF）受HIF-1^α调控，为靶向缺氧微环境提供新靶点。构建的9基因风险评分模型具有跨队列验证的稳健预后价值。

Conclusion

缺氧分型为胶质瘤精准治疗提供新视角，鉴定出的分子标志物和预后模型有望指导临床分层治疗，实验验证的缺氧调控基因为机制研究和靶向药物开发奠定基础。