Фон и цель Глиобластома (glioblastoma, GBM) — наиболее распространённый и самый злокачественный тип опухолей центральной нервной системы с высокой гетерогенностью, резистентностью к лечению и выраженным иммунным подавлением микросреды. Точное лечение на основе молекулярной типизации для улучшения прогноза пациентов является важным направлением исследований. NF1 — важный негативный регулятор сигнального пути RAS/MAPK, мутации которого тесно связаны с MES-like фенотипом GBM, однако системного интегрированного анализа взаимосвязи между геномными характеристиками, состояниями опухолевых клеток и изменениями иммунной микросреды при мутациях NF1 пока недостаточно. В исследовании проведён системный анализ молекулярных связей между характеристиками опухолевых клеток и микросредой опухоли у GBM с мутациями NF1, с целью предоставить теоретическую базу для точной терапии и разработки стратегий вмешательства в иммунную микросреду данного типа GBM. Методика основана на когорте MSK из 497 пациентов с GBM, анализировались связи между мутациями NF1 и общей выживаемостью (OS), безпрогрессной выживаемостью (PFS), опухолевой мутационной нагрузкой (TMB), мутационными характеристиками, связанными с темозоломидом (TMZ), а также изменениями генов, ответственных за репарацию ДНК. Использовались данные одиночных клеток (scRNA-seq) из GEO для анализа состояний опухолевых клеток, миелоидных и Т-клеточных субпопуляций, в сочетании с анализом обогащения генетических наборов (GSEA), оценкой генетических сигналов и анализом клеточной коммуникации (CellChat). В когорте TCGA-GBM из 160 образцов bulk RNA-seq верифицированы MES-like транскрипционные признаки, выполнен взвешенный анализ сетей совместной экспрессии генов (WGCNA), оценка лиганд-рецепторных взаимодействий и иммунных показателей. Дополнительно создана модель клеток U87-MG с нокаутом NF1 (U87_sgNF1) с помощью CRISPR/Cas9, изменения экспрессии белка NF1 подтверждены методом вестерн-блоттинга, уровни транскриптов — методом количественной ПЦР в реальном времени (RTFQ-PCR). Результаты показали, что GBM с мутациями NF1 характеризуется повышенным TMB и обогащением мутационных признаков, связанных с TMZ, при учёте фоновой мутационной нагрузки и мутационного состояния, связанного с TMZ, мутации NF1 значимо коррелируют с изменениями генов MMR. Анализ одиночных клеток выявил усиление MES-like состояния опухолевых клеток в GBM с мутациями NF1, сопровождающееся активацией транскрипционных программ, связанных с TNF-α/NF-κB, гипоксией, воспалением и KRAS. В когорте TCGA-GBM подтверждены MES-like признаки и выявлены изменения модулей совместной экспрессии, связанных с внеклеточным матриксом, TGF-β сигналом и процессами клеточного цикла/поддержания генома. Результаты RTFQ-PCR в клетках U87_sgNF1 показали изменение экспрессии генов-представителей MES-like состояния и других программ, что согласуется с общественными scRNA-seq данными. Анализ иммунного клеточного состава выявил увеличение доли M2-подобных и гипоксических миелоидных клеток, а также повышение воспалительных и Treg субпопуляций в GBM с мутациями NF1. Анализ CellChat указывает на усиление потенциальной связи SPP1 от M2-подобных миелоидных клеток к MES-like опухолевым клеткам; также усилены кандидатные взаимодействия SPP1-CD44, FN1-CD44, COL1A1-CD44 и COL6A1-CD44 от MES-like опухолевых клеток к M2-подобным миелоидным и Т-клеткам. Верификация в TCGA-GBM показала значимую положительную корреляцию оценок этих взаимодействий с MES score и множеством иммунных показателей. Выводы GBM с мутациями NF1 характеризуется повышенным TMB, мутациями, связанными с TMZ, специфическими изменениями в репарации ДНК, а также усилением MES-like транскрипционного состояния, изменениями совместной экспрессии и особенностями иммунной микросреды. В иммунной микросреде может существовать потенциальная схема взаимодействия через SPP1/CD44 и другие внеклеточные матрикс-CD44 пути между MES-like опухолевыми клетками, M2-подобными миелоидными клетками и Т-лимфоцитами. Исследование расширяет понимание биологических характеристик GBM с мутациями NF1 на уровне генома, состояний опухолевых клеток и иммунной микросреды, предлагая направления для дальнейшей валидации механизмов и потенциальных интервенций.

глиома; глиобластома; NF1; опухолевая микросреда; клеточная коммуникация; мультиомный интегративный анализ