《Cell Biochemistry and Function》：HBQ1 Acts as a Prognostic Biomarker and Tumor Suppressor Linked to Antigen Presentation in Glioma
编辑推荐：
胶质瘤是一种高度侵袭性的脑肿瘤，发病率和死亡率高，治疗选择有限。本研究探讨了血红蛋白θ亚基1（HBQ1）在胶质瘤中的功能作用，并评估其作为预后生物标志物的潜力。通过整合生物信息学方法，研究人员证明，与正常脑组织相比，HBQ1在胶质瘤组织中的表达显著下调，且与肿
胶质瘤是一种高度侵袭性的脑肿瘤，发病率和死亡率高，治疗选择有限。本研究探讨了血红蛋白θ亚基1（HBQ1）在胶质瘤中的功能作用，并评估其作为预后生物标志物的潜力。通过整合生物信息学方法，研究人员证明，与正常脑组织相比，HBQ1在胶质瘤组织中的表达显著下调，且与肿瘤分级呈负相关。生存分析表明，较低的HBQ1表达与较差的总生存期（OS）和无病生存期（DFS）相关。功能富集分析将HBQ1与关键通路联系起来，包括抗原呈递（MHC II）、钙信号、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号和γ-氨基丁酸（GABA）能突触。在体外实验中，HBQ1在U87细胞中的过表达显著抑制了增殖、迁移和侵袭，同时增强了抗原呈递。此外，HBQ1表达与重要的分子标志物如异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变、1p/19q联合缺失和O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）启动子甲基化，以及与谷氨酸-GABA代谢相关的基因显著相关。综上，我们的发现将HBQ1确定为胶质瘤中一种新的预后生物标志物和潜在的肿瘤抑制因子，其作用可能通过调节免疫微环境和神经-胶质瘤交互来实现。
一、研究背景与研究目的
胶质瘤是最常见且最具侵袭性的原发性脑肿瘤，来源于胶质细胞，具有显著的分子和遗传异质性，患者中位生存期仅约15个月，五年生存率低于10%。目前的常规治疗手段包括手术切除、放疗和替莫唑胺化疗，但效果不佳。因此，亟需识别新的分子靶点以揭示治疗干预的脆弱环节。血红蛋白θ亚基1（HBQ1）属于血红蛋白家族，已知在早期胚胎发育中参与氧运输，并在某些疾病如地中海贫血中发挥作用。然而，HBQ1在肿瘤尤其是胶质瘤中的功能和临床意义尚不明确。本研究旨在系统评估HBQ1在胶质瘤中的表达模式、预后价值及其潜在的生物学功能，探索其作为预后生物标志物和肿瘤抑制因子的可能性。
二、主要研究方法
研究人员利用癌症基因组图谱（TCGA）和中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）数据库获取RNA测序和临床数据；使用人类蛋白质图谱（HPA）数据库分析蛋白表达和亚细胞定位；通过cBio癌症基因组门户网站（cBioPortal）和癌症体细胞突变目录（COSMIC）数据库评估HBQ1的基因组改变频率和突变谱；采用Kaplan-Meier生存曲线、对数秩检验和时间依赖性受试者工作特征（ROC）曲线进行预后分析；通过基因本体论（GO）、京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析和基因集富集分析（GSEA）进行功能注释；在人胶质母细胞瘤U87细胞系中进行HBQ1过表达实验，并通过集落形成、EdU掺入、Transwell迁移和Matrigel侵袭实验验证表型变化；采用pHrodo? Red染色法检测巨噬细胞介导的肿瘤细胞吞噬作用。
三、研究结果
3.1 HBQ1在胶质瘤中的表达水平
泛癌分析显示，在低级别胶质瘤（LGG）和胶质母细胞瘤（GBM）中，HBQ1 mRNA表达较正常组织显著下调（p < 0.001）。TCGA和CGGA数据集进一步证实HBQ1 mRNA水平与肿瘤分级呈负相关（p < 0.001）。HPA数据显示HBQ1蛋白广泛表达于中枢神经系统各类细胞，包括神经元、小胶质细胞、少突胶质细胞和血管细胞，亚细胞定位于脂滴和细胞质。免疫组化结果显示正常脑组织中HBQ1呈中等表达，而在LGG和高分级胶质瘤中表达低或不可检测。
3.2 HBQ1在胶质瘤中的预后意义
单变量分析显示，较高HBQ1表达与异柠檬酸脱氢酶（IDH）突变（p < 0.001）、1p/19q联合缺失（p < 0.001）和O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）启动子甲基化（p < 0.05）显著相关。基于TCGA和CGGA数据的生存分析表明，高HBQ1表达与更好的总生存期（OS）（p < 0.001）和无病生存期（DFS）（p = 4.5 × 10-10）显著相关。时间依赖性ROC分析显示，HBQ1表达对1年、3年和5年生存预测的AUC值分别为0.78、0.83和0.83。
3.3 HBQ1在胶质瘤中的突变图谱
cBioPortal分析显示，在1106例胶质瘤样本中，HBQ1体细胞突变频率极低（0.4%，4/1106），表明HBQ1突变罕见。COSMIC数据库进一步显示错义突变占56.34%，同义突变占30.99%，最常见的替换类型为G > A（32.79%）、C > T（29.51%）和A > G（16.39%）转换。
3.4 HBQ1相关基因的功能富集
共鉴定出2541个差异表达基因（DEGs），其中上调1295个，下调1246个。GO富集分析显示涉及体液免疫应答、淋巴细胞介导的免疫和适应性免疫应答等生物学过程；细胞组分包括突触、GABA能突触和MHC II类蛋白复合物；分子功能富集于抗原结合、MHC II类受体活性和谷氨酸门控钙通道活性。KEGG通路分析显示涉及p53信号、钙信号、PI3K-Akt信号、T细胞受体信号、GABA能突触及抗原加工与呈递。GSEA显示HBQ1与钙信号、MAPK信号、氧化磷酸化、Wnt信号和GnRH信号呈负相关，而与p53信号、凋亡和免疫相关通路（如抗原呈递和自然杀伤细胞介导的细胞毒性）呈正相关。
3.5 HBQ1过表达抑制胶质瘤细胞恶性表型
Western blot证实HBQ1过表达质粒（oe-HBQ1）成功转入U87细胞并实现蛋白水平上调。集落形成实验和EdU掺入实验均显示HBQ1过表达显著抑制细胞增殖。Transwell迁移实验和Matrigel侵袭实验分别证实HBQ1过表达后细胞迁移和侵袭能力下降。
3.6 HBQ1过表达增强巨噬细胞介导的肿瘤细胞摄取
pHrodo? Red染色实验显示，与对照组相比，过表达HBQ1的U87细胞在与巨噬细胞共培养后被吞噬的程度更高，表明HBQ1过表达使胶质瘤细胞更易被巨噬细胞吞噬，初步提示其在肿瘤微环境（TME）中增强抗原呈递的潜力。
四、讨论与结论
讨论部分指出，HBQ1表达下调与胶质瘤进展相关，而高表达与良好预后相关，提示其可作为潜在预后生物标志物。HBQ1与IDH突变、1p/19q联合缺失和MGMT启动子甲基化的正相关性暗示其可能参与调控化疗敏感性。功能富集和实验证据表明HBQ1可能通过增强MHC II类介导的抗原呈递和促进巨噬细胞吞噬来改善免疫微环境，从而提升免疫治疗效果。此外，HBQ1可能通过抑制MAPK和钙信号通路，并调节谷氨酸-GABA代谢轴（如促进KCC2和GABRA1表达、抑制NKCC1和GLS表达），减弱神经-胶质瘤突触的兴奋性驱动，发挥抑瘤作用。
研究结论：本研究将HBQ1确定为胶质瘤中一个有前景的预后生物标志物，具有分子分层的潜在价值。HBQ1高表达可抑制胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，提示其具有肿瘤抑制功能。此外，HBQ1可能增强肿瘤微环境中的抗原呈递，并促进神经-肿瘤相互作用中的GABA能信号传导。这些发现阐明了HBQ1在胶质瘤发病机制中的多面作用，并为开发针对HBQ1的策略以提高治疗精准度和改善患者预后提供了理论依据。
