Olfactomedin 1在胶质母细胞瘤中发挥肿瘤抑制作用：综合分析与机制预测

OLFM1作为潜在肿瘤抑制因子，其高表达与胶质母细胞瘤患者生存改善相关，通过抑制JAK-STAT3信号通路及巨噬细胞M2极化发挥作用，并发现罗苏伐他汀对关键通路蛋白具有强结合能力。

邱子莉|李毅|姜红艳|程海|刘学娇|尹 Luxin

徐州医科大学附属医院神经外科，中国徐州 221002

摘要

胶质母细胞瘤（GBM）是一种具有不良预后的侵袭性脑肿瘤，但其分子机制尚未完全明了。嗅觉素蛋白1（OLFM1）属于含有嗅觉素结构域的蛋白质家族，已知在神经发育中起作用，并且在多种癌症中表达异常；然而，其在GBM中的功能尚不清楚。本研究旨在阐明OLFM1在GBM进展中的潜在作用，并探讨其背后的分子机制。通过人工神经网络、孟德尔随机化、转录组分析和实验验证，我们发现OLFM1可能具有肿瘤抑制作用，高表达水平与GBM患者的更好生存率相关。免疫浸润分析表明OLFM1可能通过抑制巨噬细胞从M0型向M2型的极化来发挥作用。基因集富集分析（GSEA）显示，高OLFM1表达与JAK–STAT3信号通路的下调有关。实验验证证实，OLFM1过表达可下调JAK-STAT3信号通路。此外，使用DSigDB进行药物预测并结合分子对接分析，发现罗苏伐他汀是一种候选的OLFM1相关GBM抑制剂，其对关键通路蛋白具有强结合亲和力。综上所述，我们的研究结果表明OLFM1是一个潜在的预后生物标志物和治疗靶点。

引言

胶质瘤是一组异质性高且生物学上复杂的中枢神经系统（CNS）肿瘤，起源于胶质细胞。其中，GBM是最具侵袭性且最常见的类型，约占颅内肿瘤的14.6%，同时也是恶性脑肿瘤导致死亡的主要原因。其他类型的胶质瘤，如弥漫性星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤，其临床行为和治疗反应也各不相同，这进一步强调了胶质瘤的异质性（Ostrom等人，2019年）。2021年，世界卫生组织（WHO）修订了胶质瘤的分类标准，每种亚型都依据特定的基因变化进行区分：除了之前使用的基因突变（IDH突变、TERT启动子突变）外，还增加了1p/19q基因缺失（Louis等人，2021年）。这种方法不仅提高了胶质瘤分类的准确性，还用于预后预测和选择靶向治疗（Karabacak等人，2024年）。随着全球胶质瘤发病率的上升，神经肿瘤学领域需要进一步发展，特别是在新型诊断方法、靶向治疗和基于预测性规划的个性化治疗方面。

OLFM家族基因（包括OLFM1、OLFM2、OLFM3、OLFM4、LPHN1、LPHN2、LPHN3和GLDN）与神经发育密切相关。OLFM1是一种高度保守的糖蛋白，由9q34.3染色体编码，由于多种启动子使用方式的存在，可生成四种剪接和可变异构体。该蛋白在发育过程中的神经生成组织中高度表达，在成年大脑中尤为明显，尤其是在大脑皮层、海马体和嗅球中。跨物种功能研究表明，OLFM1调控神经嵴细胞的迁移、神经分化、视神经发育和神经存活。在机制层面，OLFM1与WAVE1、Bcl-xL和DISC1等蛋白相互作用，参与细胞凋亡、细胞骨架和精神疾病的相关过程。此外，有研究提出OLFM1还调节Wnt信号通路，反映了其在神经发育和疾病中的多种功能（Tomarev等人，2009年）。

孟德尔随机化（MR）利用受精时自然发生的遗传变异，这些变异被视为随机选择的结果，有助于减少其他因素的影响和逆向因果偏差（Burgess等人，2013年；Grover等人，2017年）。该方法基于三个基本假设：研究工具与暴露因素高度相关，且不受任何混杂因素的影响，并在暴露因素的作用下影响最终结果（Burgess等人，2011年）。近年来，MR已成为一种广泛使用的方法，通过全基因组关联研究（GWAS）的结果实现大规模因果推断（Lawlor等人，2008年）。

单细胞RNA测序（scRNA-seq）能够提供异质细胞群体的平均信号，揭示组织中细胞群体的多样性和复杂性、不同细胞亚群、激活状态及发育路径。这项技术在研究感染、炎症和癌症等病理和生理条件下的免疫细胞动态相互作用方面发挥了重要作用（Chen等人，2019年）。它在免疫学领域展现出巨大潜力，有助于快速发现新的生物标志物和治疗应用（Zhang等人，2021年）。

本研究旨在阐明OLFM1在胶质母细胞瘤进展中的作用，并探讨其背后的分子机制。我们整合了多层次的转录组生物信息学分析来表征与OLFM1相关的转录程序，随后通过实验验证确认OLFM1的表达，并评估其在GBM细胞中的功能效应，进一步分析相关通路蛋白的变化以探究下游信号通路。这些研究结合了生物信息学和实验证据，支持OLFM1在GBM中的功能性作用，并为进一步研究提供了机制见解和潜在的治疗方向。

部分内容摘要

基于人工神经网络的OLFM基因家族在胶质母细胞瘤中的评估

我们构建了一个人工神经网络模型，用于评估八种OLFM家族基因在GBM患者中的预后价值。该网络结构包括输入层、多个隐藏层和输出层，激活函数采用ReLU。

OLFM1与胶质母细胞瘤之间的孟德尔随机化分析

我们利用孟德尔随机化（MR）方法研究血浆中OLFM1水平与胶质母细胞瘤发生之间的潜在因果关系。

基于OLFM家族基因的胶质母细胞瘤人工神经网络预后模型的构建

嗅觉素蛋白（OLFM）家族编码含有嗅觉素结构域的蛋白质，这些蛋白质与神经发育过程和癌症相关表型有关。鉴于该家族在胶质瘤生物学中的潜在重要性，我们首先对八种OLFM家族基因在GBM中的表达进行了系统评估，以筛选具有预后意义的候选基因。

我们构建了一个神经网络模型，纳入了OLFM1、OLFM2、OLFM3、OLFM4、LPHN1、LPHN2和

讨论

尽管在外科干预、放射治疗和药物治疗领域取得了巨大进展，胶质母细胞瘤仍然是最严重和致命的原发性脑肿瘤之一，患者预后改善甚微（Yang等人，2022年）。其内在的分子和细胞异质性导致治疗耐药性和疾病复发风险增加。基于每位患者肿瘤和分子特征的个性化治疗方案已成为

结论

本文表明，OLFM1可能是胶质母细胞瘤中的肿瘤抑制因子和预后生物标志物，高表达水平与患者更好的生存率相关。结合生物信息学和实验结果，我们发现OLFM1过表达与JAK–STAT3信号通路的抑制以及肿瘤微环境中巨噬细胞的极化有关。此外，罗苏伐他汀被认为是一种潜在的基于OLFM1的治疗候选药物，表现出

CRediT作者贡献声明

邱子莉：撰写初稿、软件开发、方法学设计、数据分析。李毅：撰写、审稿与编辑、资源协调、方法学设计。姜红艳：实验设计、资金筹集。程海：项目监督、资源管理、项目运营。刘学娇：撰写、审稿与编辑、实验设计、数据分析。尹 Luxin：实验设计、资金筹集。

致谢

我们感谢deCODE、FinnGen、TCGA、CGGA、PubChem、PDB、DSigDB、CIBERSORTx、GTEx、GEO和TARGET等数据库的开发者及贡献者，他们提供了宝贵的数据资源，使本研究得以顺利进行。