本研究由Hongyu Xu、Shengrong Long、Chengshi Xu、Zhengwei Li、Jincao Chen、Bin Yang、Yongze He、Ziyue Xu、Zhiqiang Li、Wei Wei和Xiang Li共同完成。研究团队来自武汉大学中南医院脑研究中心、神经外科、免疫与代谢前沿科学中心、医学研究院以及中意Ascula脑科学联合实验室。研究于2024年发表在《Cell Death Discovery》期刊上。
胶质瘤（glioma）是中枢神经系统中最常见的原发性恶性肿瘤，尤其是胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme, GBM），其复发率高且预后差。尽管手术切除和放化疗等治疗手段不断进步，GBM患者的平均生存期仍仅为14.6个月。因此，探索胶质瘤的生物学起源及其潜在的治疗靶点一直是该领域的研究重点。
表观遗传学（epigenetics）在不改变DNA序列的情况下，通过DNA甲基化和组蛋白修饰等机制调控基因表达，在肿瘤的发生和发展中起重要作用。DNA甲基化由DNA甲基转移酶（DNMT）家族催化，而DNA去甲基化则涉及胸腺嘧啶DNA糖基化酶（thymine DNA glycosylase, TDG）等酶。TDG不仅参与DNA修复，还在主动DNA去甲基化过程中发挥关键作用。然而，TDG在胶质瘤中的具体机制尚不明确。
本研究分为多个步骤，详细探讨了TDG在胶质瘤中的作用及其机制。
TDG在胶质瘤中的表达及其与预后的关系
研究首先通过TCGA数据库分析了TDG在胶质瘤组织和正常脑组织中的表达水平，发现TDG在胶质瘤中显著高表达，且与肿瘤分级呈正相关。通过免疫组化（IHC）和qPCR实验，进一步验证了TDG在胶质瘤细胞系和组织中的高表达。Kaplan-Meier生存曲线分析显示，TDG高表达的患者生存期显著缩短，表明TDG与胶质瘤的不良预后相关。
TDG敲低对胶质瘤恶性表型的影响
通过RNA测序（RNA-seq）分析，研究筛选出TDG敲低后差异表达的基因（DEGs），并发现这些基因主要参与细胞周期、PI3K-AKT信号通路等与胶质瘤恶性表型相关的通路。体外实验表明，敲低TDG显著抑制了胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并诱导细胞周期阻滞。体内实验进一步证实，TDG敲低显著抑制了胶质瘤的生长。
TDG通过调控TNC的DNA去甲基化促进胶质瘤进展
通过RNA-seq和ChIP-qPCR实验，研究发现TDG与细胞外基质糖蛋白Tenascin-C（TNC）密切相关。TDG通过与TNC基因的结合位点结合，参与TNC的主动DNA去甲基化过程，导致TNC表达上调。MeDIP-qPCR实验进一步证实，TDG敲低显著增加了TNC的DNA甲基化水平，抑制了TNC的表达。此外，TNC的低甲基化水平与胶质瘤患者的生存期缩短显著相关。
TNC在胶质瘤中的表达及其与肿瘤免疫微环境的关系
研究发现，TNC在胶质瘤组织中高表达，且与肿瘤分级呈正相关。通过免疫组化和qPCR实验，进一步验证了TNC在胶质瘤细胞系和组织中的高表达。Kaplan-Meier生存曲线分析显示，TNC高表达的患者生存期显著缩短。此外，TNC的表达与肿瘤免疫微环境中的多种免疫细胞浸润相关，提示TNC可能通过调控肿瘤微环境促进胶质瘤的进展。
TNC敲低对胶质瘤恶性表型的影响
通过siRNA敲低TNC，研究发现TNC敲低显著抑制了胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并诱导细胞周期阻滞。体内实验进一步证实，TNC敲低显著抑制了胶质瘤的生长。
TDG通过调控TNC促进胶质瘤进展的机制验证
通过建立TDG过表达和TNC敲低的胶质瘤细胞系，研究发现TNC敲低部分逆转了TDG过表达对胶质瘤细胞增殖、迁移和侵袭的促进作用，进一步验证了TDG通过调控TNC促进胶质瘤进展的机制。
TDG在胶质瘤中高表达且与不良预后相关
TDG在胶质瘤组织中显著高表达，且与肿瘤分级呈正相关。TDG高表达的患者生存期显著缩短。
TDG敲低抑制胶质瘤的恶性表型
TDG敲低显著抑制了胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并诱导细胞周期阻滞。体内实验进一步证实，TDG敲低显著抑制了胶质瘤的生长。
TDG通过调控TNC的DNA去甲基化促进胶质瘤进展
TDG通过与TNC基因的结合位点结合，参与TNC的主动DNA去甲基化过程，导致TNC表达上调。TNC的低甲基化水平与胶质瘤患者的生存期缩短显著相关。
TNC在胶质瘤中高表达且与肿瘤免疫微环境相关
TNC在胶质瘤组织中高表达，且与肿瘤分级呈正相关。TNC高表达的患者生存期显著缩短。TNC的表达与肿瘤免疫微环境中的多种免疫细胞浸润相关。
TNC敲低抑制胶质瘤的恶性表型
TNC敲低显著抑制了胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭能力，并诱导细胞周期阻滞。体内实验进一步证实，TNC敲低显著抑制了胶质瘤的生长。
本研究揭示了TDG通过调控TNC的DNA去甲基化促进胶质瘤进展的机制。TDG的高表达导致TNC的低甲基化和高表达，进而促进胶质瘤的恶性表型。这一发现为胶质瘤的表观遗传治疗提供了新的靶点，尤其是针对主动DNA去甲基化的治疗策略。
重要发现
本研究首次揭示了TDG通过调控TNC的DNA去甲基化促进胶质瘤进展的机制，为胶质瘤的表观遗传治疗提供了新的靶点。
方法创新
研究采用了RNA-seq、ChIP-qPCR、MeDIP-qPCR等多种高通量技术，结合体内外实验，全面揭示了TDG和TNC在胶质瘤中的功能及其机制。
研究对象的特殊性
本研究聚焦于胶质瘤这一高度恶性的脑肿瘤，揭示了TDG和TNC在胶质瘤中的独特作用，为胶质瘤的治疗提供了新的思路。
本研究不仅揭示了TDG和TNC在胶质瘤中的重要作用，还为胶质瘤的表观遗传治疗提供了新的靶点。通过调控TDG介导的主动DNA去甲基化过程，可能为胶质瘤的治疗提供新的策略。此外，TNC与肿瘤免疫微环境的关系也为胶质瘤的免疫治疗提供了新的研究方向。
本研究还探讨了TNC在肿瘤免疫微环境中的作用，发现TNC的表达与多种免疫细胞浸润相关，提示TNC可能通过调控肿瘤微环境促进胶质瘤的进展。这一发现为胶质瘤的免疫治疗提供了新的思路。