脑胶质瘤CHSY1的表达变化及临床意义的生信分析

陈思思 邓 钢

脑胶质瘤是成人最常见的中枢神经系统肿瘤，具有侵袭性强、易复发、预后差等特点。尽管一些标志物的发现在胶质瘤的分类和诊断中发挥了重要作用，然而，当前的早期诊断和临床治疗效果仍然不理想。因此，进一步探索胶质瘤潜在的重要标志物十分重要。硫酸软骨素合成酶1（chondroitin sulfate synthase，CHSY1）是负责哺乳动物细胞硫酸软骨素生物合成的六种酶之一，其甲基化水平与T 细胞分化有关[1]。最近的研究表明，CHSY1 在多种肿瘤中表达失调，如骨肉瘤、肾透明细胞癌和结直肠癌等[2，3]。本文采用生信分析方法探讨CHSY1 在胶质瘤中的表达及临床意义。

1 资料与方法

1.1 数据获取 利用GlioVis 在线网站（http://gliovis.bioinfo.cnio.es/）获取TCGA、CGGA和Rembrandt 数据集的胶质瘤病人基因表达谱和相应的临床资料[4]，将CHSY1 的基因表达数据和对应的临床数据匹配，缺少预后信息及组织学分级的样本不纳入本研究。利用TIMER 在线网站分析CHSY1 和免疫浸润的相关性（https://cistrome.shinyapps.io/timer/）[5]。

1.2 数据分析 将CHSY1 表达量由低到高排序，前50%为低表达组，后50%为高表达组。采用Kaplan-Meier 法对CHSY1 的表达数据与匹配的生存资料进行生存分析。采用GraphPad Prism 8.01 软件进行统计分析，定量资料以±s表示，用t检验和单因素方差分析及Tukey检验；P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 胶质瘤CHSY1的表达水平 胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）CHSY1 表达水平显著高于正常脑组织（P＜0.05；图1A、1B），且随着胶质瘤病理分级的增加，表达水平明显增高（P＜0.05；图1C、1D）。另外，CHSY1 表达水平与胶质瘤年龄、IDH 突变及1p19q 共缺失等密切相关（P＜0.05；图1E～J）。TCGA 数据库将GBM 分为古典型、间充质型和前神经型，间充质型GBM 组织CHSY1 表达水平更高（P＜0.05；图1K～L）。这提示，CHSY1的表达差异与胶质瘤的恶性程度密切相关。

图1 CHSY1表达水平与胶质瘤的恶性程度相关性

2.2 CHSY1是胶质瘤的预后影响因子 多因素Cox回归分析显示CHSY1 高表达是胶质瘤病人生存预后不良的独立危险因素（P＜0.05；表1）。利用TCGA 数据进行生存分析发现，CHSY1 高表达组低级别胶质瘤（lower grade glioma，LGG）和GBM病人中位生存时间较低表达组明显缩短（P＜0.05；图2A～C），CGGA数据进一步验证（P＜0.05；图2D～F）。

图2 生存曲线分析CHYS1与胶质瘤病人生存预后的关系

表1 应用TCGA数据集进行Cox回归分析的胶质瘤病人生存预后不良的危险因素

2.3 CHSY1 与胶质瘤放化疗敏感性的关系 根据O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶（O-6-methylguanine DNA methyltransferase，MGMT）基因启动子甲基化状态将GBM分为甲基化组和非甲基化组。MGMT启动子甲基化组GBM病人中，CHSY1高表达组中位生存期较低表达组明显缩短（P＜0.05；图3A），而MGMT 非甲基化GBM 病人或LGG 病人，CHSY1 表达水平与病人生存预后没有明显关系（P＞0.05；图3A、3F）。无论是GBM病人，还是LGG病人，CHSY1表达水平与放疗后病人生存预后没有明显关系（P＞0.05；图3B、3D、3G、3I）。GBM 或LGG 病人，CHSY1 高表达组化疗后中位生存期较低表达组明显缩短（P＜0.05；图3C、3E、3H、3J）。

图3 CHSY1表达水平与胶质瘤化疗敏感性的关系

2.4 CHSY1 表达水平和胶质瘤免疫浸润的相关性利用TIMER 在线网站对CHSY1 在胶质瘤中的免疫浸润进行评估，结果显示，CHSY1 表达水平与GBM病人树突状细胞的浸润程度成正相关，与LGG 病人B 细胞、CD8+T 细胞、嗜中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞的浸润程度成正相关（P＜0.05；表2）。

表2 胶质瘤CHSY1表达水平与免疫浸润的关系

3 讨论

目前，胶质瘤的治疗方法包括手术、术后放疗和化疗，然而，由于胶质瘤浸润性生长的特点，尤其是GBM，难以彻底切除，且对放疗、化疗或免疫治疗具有很强的抵抗性。因此，探索胶质瘤的起源和进展相关分子，对胶质瘤的诊治具有重要意义。本文发现胶质瘤CHSY1呈高表达，随胶质瘤病理分级的增加，CHSY1 的表达水平明显增高；而且，CHSY1 与IDH、1p19q 缺失密切相关，CHSY1 高表达组生存期较低表达组明显缩短。这些结果提示CHSY1 的表达水平和胶质瘤的恶性程度相关，与病人预后有关。

目前，替莫唑胺（temozolomide，TMZ）被广泛运用于胶质瘤的化疗，主要通过干扰DNA复制导致细胞凋亡，然而，并不是所有胶质瘤均对TMZ 敏感[6]。对TMZ 耐药性的机制之一是由MGMT 介导的细胞毒性损伤修复。然而，MGMT低表达肿瘤，存在其他耐药机制[7]。本文结果显示，MGMT甲基化组的胶质瘤中证实，CHSY1 的表达影响病人的预后，但在未发生甲基化组病人并没有发现这一差异。同时，发现在仅接受化疗的病人中，CHSY1 高表达降低化疗敏感性，缩短病人的生存时间。这提示CHSY1是胶质瘤病人化疗敏感性影响因子。

肿瘤浸润性免疫细胞在促进和/或调节肿瘤进展和生长方面具有重要的作用。在恶性胶质瘤中，免疫系统由多种成分组成，如巨噬细胞、自然杀伤细胞、T细胞，这些瘤内免疫细胞产生各种细胞因子或趋化因子，对胶质瘤的进展和化疗耐药性产生重大影响[8]。近年来，随着免疫疗法在其他实体肿瘤中的成功应用，脑肿瘤的免疫治疗受到越来越多地关注[8，9]。本文结果显示，CHSY1的表达水平与GBM树突状细胞的浸润程度成正相关，与LGG 组织B 细胞、CD8+T细胞、嗜中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞的浸润程度密切相关。既往研究发现，TMZ 可以影响免疫细胞浸润或肿瘤微环境成分而对肿瘤微环境的动力学产生积极或消极的影响[10]。这提示CHSY1通过调节免疫浸润影响胶质瘤病人预后。

综上所述，脑胶质瘤CHSY1 呈高表达，与胶质瘤的恶性程度与免疫浸润呈正相关。CHSY1 可作为胶质瘤预后和对化疗反应的预测因子。但本文仅仅通过生物信息学方法进行分析，有待后续实验进一步证实。