今天给同学们分享一篇生信文章“CXCR4 expression is associated with proneural-to-mesenchymal transition in glioblastoma”，这篇文章发表在Int J Cancer期刊上，影响因子为6.4。

结果解读：

CXCR4表达与PN GBM的存活和MES标记物的表达相关

公开可获取的TCGA数据用于评估CXCR4表达与PN GBM（N=56）分子亚型的存活和MES表型的关联。在TCGA数据集中，CXCR4表达与PN GBM患者的存活呈负相关（Spearman r = -0.39，p = 2.6e-3，图1A）。CXCR4表达高于归一化均值的患者（N=14）的中位生存期为6.84个月（95% CI 5.85-23.18个月），而CXCR4表达低于归一化均值的患者（N=42）的中位生存期显著延长至14.7个月（95% CI，10.62-35.11；对数秩检验p = 0.026；图1B）。较高的CXCR4表达与MES标记物CD44的表达水平呈正相关（Spearman r = 0.60，p = 8.9e-7），与PN标记物Olig2的表达水平呈负相关（Spearman r = -0.39，p = 2.814e-3）（图1C，D），表明CXCR4表达与PMT相关。与此一致，CXCR4表达与先前确定的MES表型标记物呈正相关，与PN表型标记物呈负相关。

CXCR4表达与PN GBM患者中的STAT3、C/EBP和TAZ靶点相关

先前的研究表明，PMT具有多种驱动机制，包括STAT3和C/EBP以及TAZ。因此，作者使用相同的TCGA数据集评估了PN GBM患者中CXCR4和这些PMT调节因子的靶基因的共表达情况。作者发现，CXCR4过表达与11个C/EBP靶基因中的10个、6个STAT3靶基因中的5个以及13个TAZ靶基因中的9个的高表达相关联（图1E）。相对于TAZ靶基因，C/EBP和STAT3靶基因的相关性更大。CXCR4与TAZ的靶基因TUBB之间存在负相关性。这些发现表明，CXCR4表达与C/EBP、STAT3和TAZ的许多靶基因的表达呈正相关，并且CXCR4过表达是PMT的多个调节因子的共同机制。

CXCR4在继发性高级神经胶质瘤患者中的表达

为了验证TCGA队列的发现，作者评估了64例继发性高级恶性胶质瘤内CXCR4表达的作用。这些在恶性转化后测序的肿瘤是PN GBM的替代物，因为大多数继发性GBM是PN 8 。这些患者的中位年龄为35岁。根据RNA-seq特征，有7例（11%）患者的胶质瘤为异柠檬酸脱氢酶（IDH）野生型。CXCR4表达最高的患者与CXCR4表达最低的患者相比，其总生存期较短（图2A）。CXCR4表达z-score >1（即最高表达，N=9）的患者的中位总生存期为30.9个月（95% CI，27.3-NA），而CXCR4表达z-score <−1（即最低表达，N=9）的患者的中位总生存期为182.5个月（95% CI，111.9-NA；p = 0.002，log-rank检验；图2A）。根据进展日期评估时，这一结果并不显著（p = 0.36；图S4）。CXCR4高表达患者中IDH WT的比例较高（N=4，44%），而CXCR低表达组中IDH WT的比例较低（IDH WT N=0，0%），但这种差异在统计学上没有达到显著性（卡方检验，p=0.08）。排除所有IDH WT患者后，生存率没有显著差异。CXCR4高表达组在诊断时年龄较大（p=0.04，学生t检验），并且更有可能在复发时进展为IV级胶质瘤而不是III级（p=0.02，卡方检验）。

CXCR4在小鼠PN GBM模型中促进MES特征

PDGFB在Nestin阳性胶质神经前体细胞中的表达会引发与低级别胶质瘤组织学特征相一致的胶质瘤。为了评估CXCR4在PMT中的作用，作者利用这个小鼠模型，通过注射小鼠RCAS-PDGFB或RCAS-PDGFB+RCAS-CXCR4构建物来诱导胶质瘤。共表达RCAS-PDGFB+RCAS-CXCR4的小鼠（n = 17）相对于仅表达RCAS-PDGFB的小鼠（n = 31，90天）显示出较低的中位生存期（60天；对数秩检验，p = 0.04；图3A）。此外，共表达RCAS-PDGFB+RCAS-CXCR4的小鼠相对于仅表达RCAS-PDGFB的小鼠，表现出更高的HGG发生率（HGG n = 9，LGG n = 8；HGG n = 9，LGG n = 22；卡方检验，p < 0.0001；图3B）。展示了LGG和HGG的代表性图像（图3B）。

scRNAseq 确认肿瘤细胞中 CXCR4 的表达

作者得出结论，根据上述的大规模RNA测序实验，PN GBM中CXCR4表达增加与MES表型和生存率降低相关。此外，RCAS-CXCR4与RCAS-PDGFB的共表达足以诱导PMT。作者进一步分析了公开可获得的单细胞RNA测序数据，以阐明CXCR4表达的细胞类型特异性效应。单细胞RNA测序数据将分为不同的细胞类型，具有特征性的CXCR4表达（图4A）。CXCR4表达在与微胶质细胞/单核细胞和T细胞相对应的细胞亚型中显著高表达（图4B；微胶质细胞/单核细胞调整p值<0.05，log2倍数变化=4.68，T细胞调整p值=2.57e-100，log2倍数变化=4.52）。然而，肿瘤细胞中也有明显的CXCR4表达（图4A），尽管表达水平较低。这可能反映了免疫细胞中高CXCR4表达水平，因为CXCL12-CXCR4信号通路被认为是免疫细胞趋化性的关键调节因子。CXCR4表达在某些肿瘤细胞亚群中特别高，其意义有待探索（图4C）。与作者早期的发现一致，肿瘤细胞中CXCR4表达水平与间充质富集分数呈正相关（图4D；Pearson R=0.17，p<2.2e-16），与倾向性神经元富集分数呈负相关（图4E；Pearson R=−0.13，p<2.2e-16）。综上所述，这些数据表明存在细胞自主效应，并支持小鼠研究中CXCR4仅在肿瘤细胞内特异表达的结果。有趣的是，CXCR4在微胶质细胞和单核细胞中的表达增加与免疫细胞中的MES表型增加相关。这表明PMT可能不仅受CXCR4在肿瘤微环境中的功能促进，还受到CXCR4在肿瘤细胞内的直接作用的影响。

总结

GBM分子分类为PN、MES和CL亚型。MES GBM的预后比其他亚型差，PMT被描述为EMT的类似物。在这里，作者展示了在公开可用的PN GBM数据集以及作者自己的次级HGG患者队列中，较高的CXCR4表达与较差的OS相关。此外，CXCR4过表达与与MES表型相关的基因的较高表达呈线性相关，表明存在基因剂量现象。CXCR4表达与GBM中PMT的两组主调控因子STAT3/CEBP和TAZ的活性相关。综上所述，这些发现表明，CXCR4表达通过与STAT3/CEBP和TAZ主调控因子的相互作用以剂量依赖的方式推动PMT，并且是PN GBM预后不良的标志。此外，作者证明了将CXCR4添加到PN GBM的RCAS-PDGFB小鼠模型中足以促进PMT。此外，作者利用公开可用的单细胞RNA测序数据，在肿瘤细胞中特定细胞类型的基础上，增加CXCR4时，MES表型增加，PN表型减少。对这篇文章的思路感兴趣的老师，欢迎咨询！