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目的:胶质母细胞瘤是最常见、恶性程度极高的中枢神经肿瘤,呈浸润性生长、复发率高,生存期短。传统的预后判定方法不能准确的给出患者的预后情况,故不能在标准治疗方案的基础上准确、有效的引入免疫治疗。CDC45作为多种肿瘤的分子标记与肿瘤的大小、肿瘤分级及不良预后等有密切关系,但其在胶质母细胞瘤中的机制尚不明确。因此,本研究以胶质母细胞瘤临床样本为起点,分析了样本肿瘤相关基因表达情况,在分子水平上建立预后评估的数学模型,客观、准确、有效的评价了胶质母细胞瘤患者的预后状况,为临床开展有效的治疗方案提供指导和理论依据。同时分别在体内、体外对CDC45进行功能和机制的研究,确定了其在胶质母细胞瘤增殖、迁移及侵袭等方面的重要作用,并通过虚拟筛选得到靶向抑制CDC45的小分子药物,为肿瘤发生、发展机制的更进一步认识及胶质母细胞瘤靶向治疗提供实验依据。方法:1.选用广东三九脑科医院病理证实为胶质母细胞瘤的44例临床样本,采用qRT-PCR的方法进行44例肿瘤组织及10例正常脑组织的87个肿瘤相关抗原和8个肿瘤微环境基因的特异性扩增。采用基于R语言的LASSO模块及COX风险回归模型,经过交叉验证最终确定以基因表达为基础的线性数学模型,并通过逐步引入临床信息的方式提高公式的准确性、敏感性。然后以临床样本及TCGA数据验证公式的适用性、准确性。2.通过测序及TCGA数据库分析CDC45在胶质母细胞瘤中表达情况。在细胞水平(LN229,U251)通过CCK8、Transwell迁移和侵袭实验及划痕实验确定CDC45在细胞增殖、迁移和侵袭方面的功能。移植瘤体内实验模型进一步确定CDC45在体内对肿瘤生长的重要作用。通过虚拟筛选的方法确定能够与CDC45结合的小分子化合物,体外及体内实验验证抑制剂对胶质母细胞瘤的抑制作用,在计算机水平评估小分子化合物与CDC45的结合能力并通过丙氨酸扫描等方法确定关键氨基酸。结果:1.多基因抗原的检测及预后预测分析对44例胶质母细胞瘤及10例正常脑组织进行87个TAAs和8个TME基因的检测,结果显示不同的患者中基因表达情况存在个体差异。不仅存在几乎所有的肿瘤患者都高表达的MELK、YKL39、YKL40等基因,也存在诸如CD133、FABP7等呈现差异表达的基因,同时也存在Trp2、XAGE1b等在各个肿瘤中都相对正常组织低表达的基因。通过对基因表达与生存的相关性分析,建立了能准确预测预后的数学模型(Y1-Y5),同时在TCGA数据库中验证了我们所得到的数学模型的准确性及敏感性。2.CDC45在胶质母细胞瘤的功能及机制研究通过临床样本测序的方法确定CDC45的表达与不良预后呈正相关,在对多种肿瘤数据分析中发现CDC45在多种恶性肿瘤中的表达显著高于正常组织。胶质母细胞瘤细胞系LN229及U251在过表达CDC45的情况下显著提高了肿瘤细胞在增殖、迁移及侵袭方面的能力,相反在沉默CDC45基因表达的情况下,细胞在增殖、迁移及侵袭方面的能力被抑制。裸鼠体内移植瘤模型也显示了相同的结果。过表达CDC45的LN229及U251细胞测序结果显示,基因富集及信号通路分析CDC45与肿瘤的免疫方面显著相关,进一步的研究显示CDC45通过NF-κB信号通路调节肿瘤的发生、发展。通过蛋白芯片确定在过表达CDC45的GBM细胞及培养上清中显著高表达IL-1β蛋白,而基因富集及信号通路的分析靶向NF-κB信号通路。这表明CDC45可能通过调节NF-κB/IL-1β通路,促使肿瘤的发生、发展和转移。通过虚拟筛选得到CDC45小分子抑制剂JQ-16,该小分子与CDC45亲和力高(KD=1.17×10-11,EC50=15.42/14.84μM),在细胞及体内模型中能够显著抑制GBM肿瘤细胞在增殖、迁移及侵袭方面的能力。结论:通过qRT-PCR的方法快速分析患者基因表达情况,在具有表达共性的同时表现出高度的个体化差异。通过线性回归的方法建立数学模型,并通过临床病例及TCGA数据库验证公式的适用性和准确性,能客观的评价患者预后情况。CDC45通过NF-κB/IL-1β通路,促进肿瘤的增殖、侵袭和迁移。鉴于NF-κB通路及IL-1β在免疫调节方面的重要作用及细胞测序结果,CDC45在影响肿瘤细胞增殖、侵袭和迁移能力的同时可能也通过NF-κB/IL-1β调节肿瘤细胞的肿瘤微环境中的免疫逃逸机制。通过虚拟筛选、分子动力学等方法筛选得到特异性结合CDC45的候选小分子化合物,并通过CCK8等实验方法初步筛选,得到JQ-16化合物,该化合物能显著抑制GBM肿瘤细胞在增殖、侵袭和迁移的能力。为GBM的靶向治疗提供理论依据。