《Brain Research》：Construction of ammonia death-related lncRNA prognostic signature model and immunomodulatory effect in glioblastoma multiforme
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本研究通过多组学分析揭示GBM中氨诱导细胞死亡的新型机制，构建包含LINC00645、AC011451.4、AC093627.22的三lncRNA预后模型，证实其与免疫抑制微环境及患者生存率显著相关，为个体化免疫治疗提供新靶点。
韩哲|钟成|谭宇宇|何明亮|刘金满
吉林大学第一医院神经内科，中国吉林长春130000
摘要
背景
胶质母细胞瘤（GBM）的特征是“谷氨酰胺依赖”，这是一种会产生有毒氨副产物的代谢状态。我们探讨了与氨诱导的细胞死亡相关的长非编码RNA（lncRNAs）的预后价值——这种死亡机制不同于凋亡和铁死亡（ferroptosis），以识别潜在的生物标志物并阐明GBM的代谢-免疫特征。
方法
通过TCGA-GBM数据集的共表达分析，鉴定出与氨死亡相关的基因。使用LASSO-Cox回归构建了一个预后特征，并在独立的CGGA队列中进行了验证。单细胞RNA测序（scRNA-seq）用于表征细胞异质性，并将氨死亡评分映射到特定的细胞群体。通过RT-qPCR在人类GBM细胞系（U-251、U-87 MG）和正常人星形胶质细胞中验证了这些特征lncRNAs的表达。
结果
我们建立了一个稳健的三lncRNA特征（LINC00645、AC011451.4、AC093627.22）。高风险评分是总体生存率显著降低的独立预测因子（P < 0.001）。scRNA-seq显示，调节性T细胞（Tregs）和巨噬细胞表现出最高的氨死亡评分。一致地，高风险肿瘤显示出强烈的免疫抑制微环境，其特征是M2巨噬细胞和Tregs的浸润增加、ESTIMATE评分升高以及免疫检查点（如PD-L1、IDO1）的上调。RT-qPCR结果证实了这些lncRNAs在GBM细胞中的表达失调，与生物信息学预测一致。
结论
这一新的特征有效地将代谢性氨应激与GBM中的免疫逃逸联系起来。它作为一个可靠的预后工具，表明针对氨死亡相关的代谢-免疫轴可能为个性化免疫治疗提供新的途径。
引言
胶质瘤代表了一个严峻的肿瘤学挑战，根据最新的CBTRUS统计报告（Asemi等人，2020年；Gutmann和Kettenmann，2019年；Wang等人，2023年；Price等人，2025年），胶质母细胞瘤（GBM）占所有恶性原发性中枢神经系统肿瘤的50.1%。GBM的中位生存期仅为12-15个月，5年生存率为6.9%，并且对标准的多模式干预（包括最大程度切除和化放疗）仍然具有高度抗性（Ghosh等人，2018年；Xiong等人，2024年）。这种治疗抵抗性和高复发率导致了显著的死亡率，凸显了当前护理标准的重大局限性（Kuang等人，2021年；Pu等人，2024年；Bo等人，2023年）。因此，识别新的生物标志物和治疗靶点对于改善这种侵袭性恶性肿瘤的糟糕预后至关重要。
长非编码RNA（lncRNAs）被定义为长度超过200个核苷酸的非蛋白质编码转录本，它们在基因表达中起着关键的表观遗传调控作用（Scacalossi等人，2019年；Imamura和Akimitsu，2014年；Xiong等人，2016年；Tamtaji等人，2022年）。新兴的证据表明，lncRNAs参与了多形性胶质母细胞瘤（GBM）的发病机制，它们调节包括肿瘤增殖、侵袭和代谢重编程在内的关键过程（Dong等人，2024年；Ebrahimpour等人，2021年）。尽管lncRNAs已被确定为神经肿瘤学中的强大生物标志物和治疗靶点，但它们在调节高代谢需求产生的氨代谢中的具体作用仍需进一步探索（Taheri等人，2023年；Yousefi等人，2019年；Sun，2018年；Momtazmanesh和Rezaei，2021年）。
最近的研究发现了一种称为“氨死亡”的独特细胞死亡形式，它在机制上不同于凋亡（Elmore，2007年）、铁死亡（Stockwell，2022年）和焦亡（Shi等人，2016年）。这种机制在快速增殖的效应CD8+ T细胞中被阐明，其中强烈的克隆扩增依赖于谷氨酰胺分解来补充三羧酸循环（Zhang等人，2024年；Williams和Bevan，2007年；Carr等人，1950年）。这种代谢依赖性导致氨作为有毒副产物的产生（Spinelli等人，2017年；Mari?o和Kroemer，2010年）。在生理条件下，氨从线粒体转运到溶酶体；然而，过量积累会导致溶酶体碱化，随后氨反流到线粒体，造成致命的线粒体损伤（Zhang等人，2024年）。
尽管这种机制是在T细胞中表征的，但氨死亡的代谢前提对于GBM来说非常相关。与效应T细胞类似，GBM细胞也表现出“谷氨酰胺依赖”以支持快速增殖，不可避免地会产生大量的氨（Spinelli等人，2017年；Oizel等人，2017年；Obara-Michlewska和Szeliga，2020年）。我们假设GBM细胞具有这种代谢脆弱性，特定的lncRNAs可能调节这一途径的关键节点——例如氨转运蛋白RHCG或酶谷氨酰胺酶（GLS1）（Lin等人，2020年；Pokorná等人，2024年）。因此，lncRNAs可以作为分子开关，促进氨的清除以确保生存或促进氨的保留以触发细胞毒性。阐明“氨死亡相关lncRNA”特征可能揭示胶质瘤中的新代谢脆弱性，为诱导肿瘤细胞中氨介导的细胞毒性的疗法提供理论基础。
此外，最近的综述强调了代谢相关机制在药物递送和膜相互作用中的重要性，表明针对这些独特途径可能提供新的治疗途径（Khan等人，2023年；Khan等人，2024年；Khan等人，2025年）（参考审稿人1：doi:10.1021/acs.molpharmaceut.5c00473；doi:10.3390/membranes13030343；doi:10.1016/j.drudis.2023.103819）。然而，尚未建立与GBM中氨诱导的细胞死亡特异性相关的特征。本研究旨在开发和严格验证一个与氨死亡相关的lncRNA预后特征，并阐明其与GBM中免疫特征的关联，以识别潜在的治疗靶点。
数据获取和处理
多形性胶质母细胞瘤（GBM）的转录组谱型和相应的临床数据是从癌症基因组图谱（TCGA-GBM）（
https://portal.gdc.cancer.gov/）中回顾性获得的，外部验证队列来自中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）（
http://www.cgga.org.cn/）。原始表达数据经过标准化并进行了log2转换。使用Ensembl GRCh38.90参考基因进行注释，以区分长非编码RNA。
通过单细胞RNA测序表征胶质瘤异质性
为了分解胶质瘤微环境的细胞结构，无监督聚类将细胞景观分为四个主要群体。这种分类的稳健性通过t-SNE和UMAP嵌入图中这些细胞类型的一致性和明显分离得到了证实（图1A、1B），这些细胞类型被分别标记为CD8+ T细胞（绿色，标记物：CD3D、CD8A）、成纤维细胞（橙色，标记物：COL1A1、DCN）、调节性T细胞（Tregs，蓝色，标记物：FOXP3、CTLA4）等。
讨论
探索多种细胞死亡方式最近已成为识别胶质母细胞瘤（GBM）中稳健预后生物标志物的有希望的方法。其中，氨诱导的细胞死亡代表了一种具有显著治疗意义的新机制。最近的一项研究表明，细胞内氨的积累可以通过破坏溶酶体和线粒体的稳态来触发细胞死亡，从而增强基于T细胞的抗肿瘤免疫疗法的效果。
结论
本研究旨在开发和严格验证一个预后lncRNA特征，并阐明其与GBM中免疫特征的关联。我们成功识别了一个与氨死亡相关的稳健的三lncRNA特征，该特征作为一个独立的预后因素，有效地将GBM患者分为具有不同生存结果的风险组。我们的发现提示了一种新的机制范式，即高风险肿瘤中失调的氨代谢对此有所贡献。
CRediT作者贡献声明
韩哲：撰写——原始草稿，可视化，软件，方法学，概念化。
钟成：撰写——审阅与编辑，撰写——原始草稿，资源，项目管理，研究，资金获取，概念化。
谭宇宇：撰写——审阅与编辑，验证，监督，软件，研究，正式分析，数据管理。
何明亮：撰写——审阅与编辑，验证，监督，方法学，正式分析，数据管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
致谢
伦理和参与同意声明：不适用
数据和材料的可用性
支持本研究发现的数据可在癌症基因组图谱（TCGA-GBM）（https://portal.gdc.cancer.gov/）和中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）（
http://www.cgga.org.cn/）中获得。本研究生成或使用的数据可根据合理请求向相应作者获取。
