OASL基因在低級別膠質瘤中的表達及臨床意義

摘要""目的：尋找新的對低級別膠質瘤（LGG）具有判斷預后作用的標志物和治療靶點，研究2'-5'寡聚腺苷酸合成酶L（OASL）基因在LGG中的表達及其對LGG預后的影響。方法：從癌癥基因組圖譜數據庫（TCGA）數據庫下載LGG的轉錄和臨床數據，并對微環境進行生存分析和臨床相關性分析；通過基因本體（GO）和京都基因與基因組百科全書（KEGG）富集分析研究基因功能；篩選獲得預后相關核心基因，聯合基因型-組織表達數據庫（GTEx）數據庫對OASL基因進行單基因臨床相關性分析，然后進行基因集富集分析；采用免疫細胞浸潤分析OASL基因與主要免疫細胞的關系；利用Spearmen相關性分析研究OASL基因與DNA甲基化、腫瘤蛋白p53（TP53）、異檸檬酸脫氫酶1（IDH1）、O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶（MGMT）、絲氨酸/蘇氨酸激酶（BRAF）基因的關系；通過人類蛋白圖譜數據庫（HPA）及細胞實驗驗證人類蛋白圖譜數據庫與膠質瘤的關系。結果：微環境分析顯示，腫瘤微環境與LGG預后等顯著相關（P＜0.05）；OASL基因表達分析顯示，OASL基因在LGG中高表達且與LGG預后顯著相關（P＜0.05）。免疫浸潤分析顯示，OASL基因與B細胞、自然殺傷細胞（NK）細胞、T細胞呈正相關（P＜0.05）。與常見臨床預后指標的相關性分析顯示，OASL基因與TP53、IDH1、MGMT呈正相關，與DNA甲基化負相關（P＜0.05）。HPA驗證顯示，OASL基因在正常膠質細胞中不表達，在膠質瘤細胞中表達。細胞實驗顯示，敲低OASL基因能夠抑制腫瘤細胞遷移、促進腫瘤細胞凋亡。結論：OASL基因是LGG預后不良的重要分子標志物，為LGG的治療提供了新的治療靶點。

關鍵詞""低級別膠質瘤；2'-5' 寡聚腺苷酸合成酶L；微環境；免疫浸潤

doi：10.12102/j.issn.1672-1349.2025.05.004

Abstract Objective：To search for new prognostic markers and therapeutic targets for low-grade glioma（LGG），and to study the expression of 2′-5′"oligoadenylate synthetase-L（OASL） gene in LGG and its influence on the prognosis of LGG.Methods：Transcriptional and clinical data of LGG were downloaded from the cancer genome atlas database（TCGA） and analyzed for survival and clinical relevance in the microenvironment.Gene function were studied by gene ontology（GO） and Kyoto encyclopedia of genes and genomes（KEGG） enrichment analysis.The core genes related to prognosis were screened and combined with the genotype-tissue expression database（GTEx），single gene clinical correlation analysis of OASL gene was performed，and then gene set enrichment analysis was performed.The relationship between OASL gene and major immune cells was analyzed by immune cell infiltration.Spearmen correlation analysis was used to study the relationship between OASL gene and DNA methylation，tumor protein p53（TP53），isocitrate dehydrogenase 1（IDH1），O6-methylguanine-DNA methyltransferase（MGMT），serine/threoninekinase（BRAF） genes.The relationship between human protein atlas database（HPA） and glioma was verified by cell experiments and human protein atlas database.Results：Microenvironment analysis showed that tumor microenvironment was significantly correlated with LGG prognosis（P＜0.05）.OASL gene expression analysis showed that OASL gene was highly expressed in LGG and was significantly correlated with the prognosis of LGG（P＜0.05）.Immunoinfiltration analysis showed that OASL gene was positively correlated with B cells，natural killer（NK） cells，and T cells（P＜0.05）.Correlation analysis with common clinical prognostic indicators showed that OASL gene was positively correlated with TP53，IDH1，and MGMT，and negatively correlated with DNA methylation（P＜0.05）.HPA verification showed that OASL gene did not express in normal glial cells，but express in glioma cells.Cell experiments showed that knocking down OASL gene could inhibit tumor cell migration and promote tumor cell apoptosis.Conclusion：OASL gene is an important molecular marker of unfavorable prognosis of LGG and provides a new therapeutic target for the treatment of LGG.

膠質瘤是最常見的中樞神經系統原發腫瘤，多起源于神經膠質細胞，低級別膠質瘤（low grade glioma，LGG）是膠質瘤的重要組成部分，包括世界衛生組織（WHO）Ⅱ級和Ⅲ級膠質瘤［1］，Ⅱ級和Ⅲ級膠質瘤的侵襲性較膠質母細胞瘤低，但即使在相同形態的亞群內，其生存率和無進展生存率也具有較大差異［2］，盡管手術聯合放療或化療可延長LGG病人的生存期［3］，但病人獲得耐藥和放化療抵抗的風險較高［4］，因此，尋找新的對LGG具有判斷預后作用的標志物和新的治療靶點具有十分重要的意義。

近年來，大量研究顯示免疫微環境在腫瘤的發生和發展中起著重要作用［5］。微環境中的各種炎性因子等通過干擾分子信號和激活免疫反應等，影響腫瘤的復發、進展和轉移［6］。同時，隨著免疫治療靶點及分子生物學技術的發展，免疫治療已成為膠質瘤治療的重要方法［7］，目前，膠質瘤的免疫治療主要包括：免疫檢查點阻斷治療；嵌合抗原受體T細胞（chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy）療法；腫瘤相關巨噬細胞（tumor associated macrophage，TAM）療法；樹突狀細胞（dendritic cell，DC）疫苗治療［8］。因此，確定和驗證新的LGG分子靶點，對提高LGG治療方案的療效和精準性具有重要意義。

2′-5′寡聚腺苷酸合成酶（2′-5′oligoadenylates synthesis，OAS）是一種由干擾素誘導產生的抗病毒蛋白，人OAS包括OAS1、OAS2、OAS3以及2′-5′寡聚腺苷酸合成酶L（2′-5′oligoadenylates synthetase-L，OASL）等，OASL能激活核糖核酸酶L，降解病毒和細胞內的RNA，發揮抗病毒作用［9］。OASL不僅具有抗病毒作用，更與多種癌癥的發生密切相關［10-11］，但其在LGG中的研究較少，因此本研究探討OASL基因在LGG中的表達及其臨床意義。

1 資料與方法

1.1 數據收集

從癌癥基因組圖譜數據庫（the cancer genome atlas，TCGA）中收集下載514組樣本的轉錄數據及516組樣本的臨床數據，并從基因型-組織表達數據庫（the genotype-tissue expression，GTEx）中下載正常腦組織的1 152組基因表達數據。

1.2 微環境生存分析

通過R4.1.3的Limma和Estimate包對腫瘤的基質細胞和免疫細胞進行打分，并根據樣品打分的中位值將樣品分為高、低打分組；運用Survival包分析病人基質細胞、免疫細胞與病人生存時間的關系，并以此繪制出腫瘤微環境評分的生存曲線圖，然后運用Ggpubr包分析其與臨床數據的相關性。

1.3 微環境的差異分析

基于基質、免疫細胞的高、低打分組分類，分別對各組基因進行差異分析，以logFC＞1為過濾條件，獲得相應上調基因及下調基因，并將相應的結果利用Pheatmap包繪制差異熱圖。

1.4 基因本體（GO）和京都基因與基因組百科全書（KEGG）富集分析

對所得共同差異基因進行GO和KEGG富集分析，以P＜0.05為過濾條件，并篩選獲得核心基因。

1.5 OASL基因的表達分析

為了解OASL基因的臨床相關性，利用beeswarm包對從GTEx數據庫中獲得的正常組織數據與TCGA數據庫獲得的腫瘤數據進行對比分析和單基因臨床相關性分析。

1.6 基因集富集分析（gene set enrichment analysis，GSEA）

為了解OASL基因的功能，利用GSEA軟件對OASL基因的差異表達數據進行GSEA富集分析。

1.7 預后分析

為了解OASL基因與臨床預后的關系，利用Survival包進行COX回歸分析。

1.8 免疫細胞浸潤分析

為了解OASL基因與免疫細胞浸潤的關系，利用GSVA包對差異基因進行了免疫細胞浸潤分析。

1.9 OASL基因與常見分子及DNA甲基化的關系

為了解OASL基因與常用病理診斷分子的關系，利用Spearman相關性分析分析其與腫瘤蛋白53（TP53）、異檸檬酸脫氫酶1（IDH1）、O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶（MGMT）、絲氨酸/蘇氨酸激酶（BRAF）、磷酸酶張力蛋白同源物（PTEN）基因的關系；并分析其與DNA甲基化的關系。

1.10 外部驗證

利用人類蛋白圖譜數據庫（the human protein atlas，HPA）分析OASL基因在正常腦組織及膠質瘤中的表達情況，并利用細胞實驗驗證其對腫瘤細胞的影響，實驗引自Chen等［10］的實驗研究結果。

2 結果

2.1 微環境生存分析

從TCGA數據庫中下載的514組轉錄數據、516組臨床數據，按基質細胞和免疫細胞高低打分進行生存分析及臨床相關性分析，結果顯示，LGG腫瘤微環境與病人生存時間、腫瘤等級顯著相關（P＜0.05）；與病人年齡、性別無關（P＞0.05）。詳見圖1、圖2。

2.2 微環境的差異分析

按基質細胞和免疫細胞高低打分對免疫相關基因進行差異分析，基質細胞評分中，上調基因1 204個，下調基因691個；免疫細胞評分中，上調基因968個，下調基因295個；共同上調基因888個、下調基因276個。

2.3 GO、KEGG富集分析

GO富集分析結果顯示，LGG相關的轉錄基因主要參與T細胞的活化過程，定位于質膜外側，分子功能主要為調節受體活性；KEGG富集顯示，LGG相關的轉錄基因主要富集于細胞因子-細胞因子受體的相互作用。詳見圖3。

2.4 OASL基因的表達分析

OASL基因的表達分析顯示，OASL基因在LGG中較正常腦組織高表達（P＜0.05），且其表達與膠質瘤的分級及年齡相關（P＜0.05），與性別無關（P＞0.05）。詳見圖4。

2.5 GSEA富集分析

GSEA單基因富集分析結果顯示，OASL基因與免疫相關活性，如CD8效應T細胞、異體排斥反應、補體等密切相關。詳見圖5。

2.6 預后分析

OASL單基因預后分析顯示，OASL基因低表達組較高表達組的生存時間更長（P＜0.001）。詳見圖6。

2.7 免疫細胞浸潤分析

OASL基因免疫浸潤分析結果顯示，LGG中OASL基因的表達與B細胞、自然殺傷細胞（NK）細胞、T細胞呈正相關（P＜0.05）。詳見圖7。

2.8 OASL基因與常見病理分子及DNA甲基化的關系

OASL基因與常見病理診斷分子的相關性分析結果顯示，OASL基因的表達與TP53（r=0.115，P=0.008）、IDH1（r=0.144，P＜0.001）、MGMT（r=0.202，P＜0.001）呈正相關與DNA甲基化水平呈負相關（r=－0.222，P＜0.05）。詳見圖8、圖9。

2.9 外部驗證

HPA數據庫驗證結果顯示，OASL基因在正常神經膠質細胞中不表達，在膠質瘤細胞中表達；細胞實驗引自Chen的實驗結果［10］，利用化學合成的小干擾RNA（small interfering RNA，siRNA）敲低OASL基因，結果顯示，腫瘤細胞遷移減少、凋亡增加。詳見圖10～圖12。

3 討論

自2016年同步放化療（STUPP）方案聯合腫瘤治療電場治療方案的廣泛應用以來，膠質瘤病人的中位生存期已經得到很大的提高［12］，但是膠質瘤免疫抑制、免疫逃逸等的存在使膠質瘤的治療效果仍差強人意［13］。因此，更好地了解腫瘤免疫微環境以及發現新的免疫治療靶點對于提高當前免疫療法的療效至關重要［13-15］。

本研究使用TCGA數據庫和GTEx數據庫的數據，利用R語言和Perl的工具包對其進行分析，以研究LGG中的腫瘤微環境及OASL基因表達與腫瘤預后等的關系。

膠質瘤免疫微環境為高度抑制性的免疫微環境［16］，其微環境在為膠質瘤細胞提供營養物質的同時，還能抑制局部免疫反應［17］。本研究探討了膠質瘤微環境與腫瘤預后的關系，結果顯示，腫瘤微環境與LGG的分級和預后顯著相關，與年齡、性別無關，GO和KEGG富集更是顯示了膠質瘤的相關差異基因與微環境中的T細胞密切相關，這與Chen等［18-19］的研究結果相似。

通過對TCGA及GTEx數據庫數據的分析，篩選獲得了影響LGG預后的腫瘤相關核心基因OASL基因。OASL基因是一種重要的抗病毒蛋白酶基因［20］，通過維甲酸誘導基因-I（RIG-I）途徑及環鳥苷酸-腺苷酸合酶-干擾素基因刺激物信號通路等途徑參與多種免疫過程［11，21］，這在GSEA富集分析中得到進一步驗證，即OASL基因與腫瘤免疫顯著相關。已證實OASL基因與腫瘤細胞的增殖密切相關［22］，本研究分析了OASL基因與LGG在表達、功能、預后等方面的關系，結果顯示：其在LGG中高表達，且與預后明顯相關，因此推測OASL基因與LGG預后有關。

免疫細胞浸潤已證實可以影響腫瘤的發生和發展，并對腫瘤的治療和預后具有重要的影響［23］。本研究分析了OASL基因與常見免疫細胞的關系，結果顯示，OASL基因與B細胞、NK細胞、CD8＋"T細胞呈正相關；T細胞能夠識別癌抗原并激活巨噬細胞，抑制腫瘤增殖［24］，這與GSEA功能富集結果相呼應，提示OASL基因可能通過T細胞相關途徑調控LGG細胞的增殖，調控LGG的免疫微環境，具有成為膠質瘤新的免疫治療靶點的潛力。

TP53、IDH1、MGMT、BRAF等是臨床常用的膠質瘤病理診斷分子，其分型與LGG的診斷與預后密切相關。本研究結果顯示，OASL基因與TP53、IDH1、MGMT等正相關，提示OASL基因與膠質瘤的預后密切相關；在LGG中DNA甲基化水平是膠質瘤發生和預后的重要影響因子［25］，本研究結果顯示，OASL基因與DNA甲基化呈負相關，已證實聯合使用DNA去甲基化劑和組蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制劑可以使膠質瘤病人受益［26］，因此認為OASL基因是膠質瘤的不利預后標志物之一。OASL基因在正常膠質細胞中不表達，在膠質瘤細胞中表達，Chen等［10］敲低OASL基因使腫瘤細胞遷移減少、凋亡增加，進一步證實了OASL基因對LGG預后的不利影響。

綜上所述，OASL基因是LGG不利預后的一種重要分子標志物，與膠質瘤的免疫微環境及腫瘤的遷移和增殖密切相關，敲低OASL基因能夠使腫瘤細胞遷移減少、凋亡增加，為LGG的治療提供了潛在的治療靶點。

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作者單位"1.山西醫科大學（太原"030001）；2.山西醫科大學第一醫院（太原"030001）

通訊作者"王宏勤，E-mail：whq1968hq@163.com

引用信息"張志偉，王宏勤.OASL基因在低級別膠質瘤中的表達及臨床意義［J］.中西醫結合心腦血管病雜志，2025，23（5）：669-677.

（收稿日期：2023-02-07）

（本文編輯"鄒麗）