本文属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告，旨在向其他研究人员介绍该研究的内容和意义。

研究作者及机构

本研究的主要作者包括Wentao Hu、Xiaoteng Cui和Hongyu Liu，他们均对研究做出了同等贡献。通讯作者为Jialin Liu、Chunsheng Kang和Ling Chen。研究团队来自多个机构，包括中国解放军总医院第一医学中心、天津医科大学总医院等。该研究于2025年发表在《Journal of Experimental & Clinical Cancer Research》期刊上。

学术背景

胶质母细胞瘤（Glioblastoma Multiforme, GBM）是最常见且致命的恶性脑肿瘤之一，尽管采用了手术、放疗和化疗等标准治疗手段，患者的平均生存期仅为15至17个月。胶质母细胞瘤干细胞（Glioblastoma Stem Cells, GSCs）被认为是肿瘤发生、进展和治疗抵抗的关键驱动因素。GSCs通过多种分子信号通路维持自我更新能力，并表现出对化疗药物替莫唑胺（Temozolomide, TMZ）的耐药性。然而，GSCs如何通过代谢适应获得生存优势的机制尚不明确。

本研究旨在探讨GSCs如何通过调控NAD⁺/NADH比例来维持其干细胞特性及化疗耐药性。NAD⁺/NADH是细胞代谢和信号调控中的关键辅因子，其比例对线粒体功能和DNA损伤修复至关重要。研究团队通过构建胶质瘤干细胞相关评分（Gscore），识别出CYP3A5作为GSCs的关键靶点，并进一步揭示了CYP3A5通过调控NAD⁺/NADH比例促进GSCs自我更新和TMZ耐药的分子机制。

研究流程

研究分为多个步骤，涵盖了从数据挖掘到体内外实验的广泛工作：

1. 数据获取与Gscore构建：

   • 从TCGA、GEO和CGGA等数据库中获取胶质瘤患者的基因表达和DNA甲基化数据。
   • 通过机器学习算法构建Gscore，用于评估胶质瘤患者的干细胞特性。Gscore基于7个关键基因的表达水平，能够有效预测患者的临床预后。

2. CYP3A5的识别与验证：

   • 通过Gscore识别出CYP3A5作为GSCs的潜在靶点，并在患者组织和单细胞测序数据中验证其表达与GSCs的相关性。
   • 通过基因敲除和过表达实验，评估CYP3A5对GSCs自我更新和TMZ耐药的影响。

3. 机制研究：

   • 使用非靶向代谢组学、RNA测序、Seahorse细胞能量代谢分析、透射电子显微镜、免疫荧光、流式细胞术等技术，揭示CYP3A5通过调控NAD⁺/NADH比例，影响线粒体功能和DNA损伤修复的机制。
   • 进一步发现CYP3A5通过NAD⁺/NADH-SIRT1-PGC1α轴维持线粒体功能，并通过增强PARP活性促进DNA损伤修复。

4. 体内实验：

   • 在小鼠模型中验证CYP3A5抑制剂Cobicistat（Cobi）单独或与TMZ联合使用对GBM肿瘤生长的抑制作用。

主要结果

1. Gscore的构建与验证：

   • Gscore能够有效反映胶质瘤患者的干细胞特性，并与较差的临床预后相关。
   • 高Gscore患者表现出更高的肿瘤分级、更短的生存期以及更高的IDH野生型和MGMT未甲基化比例。

2. CYP35在GSCs中的表达与功能：

   • CYP3A5在GSCs中高表达，并与GBM的进展和TMZ耐药性密切相关。
   • 敲除CYP3A5显著抑制GSCs的自我更新能力和TMZ耐药性，而过表达CYP3A5则增强这些特性。

3. CYP3A5的分子机制：

   • CYP3A5通过调控NAD⁺/NADH比例，维持线粒体功能并促进DNA损伤修复。
   • CYP3A5的缺失导致线粒体功能受损，NAD⁺/NADH比例下降，进而抑制SIRT1-PGC1α轴的活性。

4. CYP3A5抑制剂的治疗效果：

   • CYP3A5抑制剂Cobi能够有效抑制GSCs的线粒体功能和DNA损伤修复，并与TMZ协同作用，显著抑制GBM肿瘤生长。

结论与意义

本研究揭示了CYP3A5在GSCs中的关键作用，阐明了其通过调控NAD⁺/NADH比例维持线粒体功能和DNA损伤修复的分子机制。CYP3A5作为GSCs的潜在治疗靶点，为GBM的治疗提供了新的思路。CYP3A5抑制剂Cobi与TMZ的联合使用显示出显著的抗肿瘤效果，且无明显毒性，具有较高的临床应用前景。

研究亮点

1. 新颖的Gscore系统：通过机器学习构建的Gscore能够有效评估胶质瘤患者的干细胞特性，为临床预后提供了新的工具。
2. CYP3A5的发现：首次揭示了CYP3A5在GSCs中的关键作用，阐明了其通过NAD⁺/NADH轴调控线粒体功能和DNA损伤修复的机制。
3. CYP3A5抑制剂的治疗效果：CYP3A5抑制剂Cobi与TMZ的联合使用显著抑制GBM肿瘤生长，为GBM的治疗提供了新的策略。

其他有价值的内容

本研究还探讨了CYP3A5在不同GBM亚型中的表达差异，并验证了其在间充质GSCs中的功能。此外，研究团队还通过单细胞测序和免疫荧光等技术，进一步验证了CYP3A5在GSCs中的特异性表达。

总之，本研究为GBM的治疗提供了新的靶点和策略，具有重要的科学和临床应用价值。