CDCA8基因表達與膀胱癌患者臨床病理和預(yù)后的相關(guān)性

畢婭瓊，陳 松，蔣佳志，石宏杰，李 勝,4

膀胱癌是泌尿外科常見的惡性腫瘤之一，易復(fù)發(fā)且預(yù)后較差，臨床上患者的TNM分期不同，預(yù)后就有很大差別，在TNM分期中，T分期是衡量腫瘤體積大小的重要指標，而腫瘤的大小與腫瘤細胞的增殖分裂能力有密切聯(lián)系[1]，若阻斷細胞生長合成的任一周期，細胞的增殖將被抑制，腫瘤的生長將受到阻滯[2]。腫瘤一般都具有過度生長增殖及突變的特點，而使多種癌基因激活和抑癌基因失活[3]。研究還發(fā)現(xiàn)，細胞周期相關(guān)基因及物質(zhì)代謝相關(guān)基因的異常表達可能會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[4]。染色體過客復(fù)合物(chromosomal passenger complex, CPC)是細胞增殖分裂中的重要結(jié)構(gòu)，由四種成分構(gòu)成：INCENP、Survivin、Aurora B、Borealin/DasraB。CPC組分蛋白的過表達可使CPC功能紊亂，引起細胞分裂異常、非整倍體形成，從而加速腫瘤的發(fā)生與發(fā)展[5，6]。人類細胞分裂周期相關(guān)基因8(cell division cycle associated 8, CDCA8)編碼的蛋白稱為Borealin/DasraB，CDCA8是一個細胞周期調(diào)節(jié)基因，它在定位CPC到著絲粒、糾正動粒結(jié)合錯誤、穩(wěn)定雙極紡錘體等方面發(fā)揮重要作用[7]。對CDCA8基因的表達分析結(jié)果顯示，其在腫瘤細胞和未分化的人類胚胎干細胞(human embryonic stem cells, hESCs)中高表達，在正常細胞中無表達或有微弱表達[8-10]。CPC的組成成分Survivin和Aurora B在多種腫瘤中高表達，而CPC的另外兩個成分CDCA8和INCENP在腫瘤中的表達情況研究還相對較少[11]。本研究旨在探究CDCA8在膀胱癌中的表達情況和CDCA8與膀胱癌的臨床病理相關(guān)性及預(yù)后相關(guān)性，并使用基因集富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)，預(yù)測CDCA8在膀胱癌中調(diào)控的信號通路，為進一步研究其在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用機制及可否作為治療靶點提供線索和思路。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)資料來源 從NCBI的GEO數(shù)據(jù)庫(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)中下載GSE13507(非配對樣本，膀胱癌組織165例)[12，13]基因表達矩陣。在GSE13507中，CDCA8基因?qū)?yīng)的探針為ILMN_1709294。

1.2 臨床相關(guān)性研究方法 根據(jù)CDCA8在該數(shù)據(jù)集中表達水平的中位數(shù)，將膀胱癌患者分為CDCA8高表達組和低表達組，分析兩組中CDCA8與膀胱癌的臨床病理相關(guān)性。

1.3 基因集富集分析 首先將腫瘤組織樣本根據(jù)CDCA8表達水平分為高、低表達兩組，再通過GSEA富集分析研究CDCA8的表達水平影響的生物通路基因集。采用GSEA3.0版本進行分析。從GSEA網(wǎng)站MsigDB數(shù)據(jù)庫中獲得的基因集“h.all.v6.0.symbols.gmt”作為參照基因集，置換次數(shù)為1000次。通過GSEA，分析CDCA8表達水平影響的生物通路基因集，初步探究CDCA8對膀胱癌患者可能的作用機制。

2 結(jié) 果

2.1 CDCA8的表達情況 正常膀胱組織中CDCA8的表達(7.47±0.07)明顯低于膀胱癌組織(8.87±0.08)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.0001)。

2.2 CDA8與膀胱癌的臨床病理相關(guān)性 在膀胱癌樣本數(shù)據(jù)集GSE13507中，CDCA8高表達與膀胱癌患者的年齡、性別，膀胱癌的疾病進展、T分期、N分期、不同分級密切相關(guān)(表1)。

表1 CDCA8基因表達與膀胱癌患者的臨床病理相關(guān)性(GSE13507) (n;%)

注：*CDCA8基因高表達組有1例缺失數(shù)據(jù)

2.3 CDCA8與膀胱癌患者的預(yù)后相關(guān)性 在膀胱癌樣本數(shù)據(jù)集GSE13507中，CDCA8高表達組膀胱癌患者的腫瘤特異性生存期明顯短于CDCA8低表達組(HR=0.5177, 95%CI: 13.40～18.10,P<0.0001，圖1A)，且CDCA8高表達組膀胱癌患者的總生存期亦低于CDCA8低表達組(HR=0.09906, 95%CI: 5.971～16.38，P<0.0001，圖1B)。

圖1 CDCA8表達水平與膀胱癌患者預(yù)后的關(guān)系

2.4 CDCA8高表達的基因集富集分析(GSEA) CDCA8高表達的腫瘤樣本富集了與精子形成、G2M檢查點、E2F信號通路、未折疊蛋白反應(yīng)、MYC信號通路、MTORC1信號通路、有絲分裂紡錘體形成、PI3K/AKT/mTOR通路、膽固醇平衡、糖酵解有關(guān)的基因(表2)，說明CDCA8可能通過調(diào)節(jié)膀胱癌患者的以上生物學(xué)過程或通路等方式，進而影響膀胱癌的發(fā)生及發(fā)展。

表2 CDCA8高表達的膀胱癌樣本富集的基因集(GSE13507)

注：MSigDB基因集“h.all.v6.0.symbols.gmt”被使用作為參照基因集

3 討 論

膀胱癌作為泌尿系統(tǒng)最常見的腫瘤之一，其復(fù)發(fā)率較高，這與腫瘤細胞的增殖能力密切相關(guān)。膀胱癌細胞的增殖能力越強，則手術(shù)后越容易復(fù)發(fā)，復(fù)發(fā)次數(shù)增多，膀胱癌的惡性程度也增高[14]。CPC在細胞分裂中的調(diào)控是基本的調(diào)控器，CPC在精確調(diào)控細胞及細胞核的正常分離和分裂起重要作用，因此重要的抗癌藥物開發(fā)工作集中在CPC上[15]。CDCA8是CPC的組成成分之一，是Walker[16]在分析與已知的細胞周期基因共表達的基因時首先發(fā)現(xiàn)的，在細胞增殖及調(diào)控中CDCA8均發(fā)揮重要作用。CDCA8編碼的蛋白為Borealin/DasraB，其在胚胎干細胞中高表達，可能與干細胞維持全能性相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)CDCA8在胚胎干細胞、腫瘤細胞中轉(zhuǎn)錄活性增強，當(dāng)敲除CDCA8基因后可抑制人類胚胎干細胞、結(jié)腸癌及肺癌細胞的增殖[17-19]。在胃癌、結(jié)腸癌及肺癌中CDCA8的高表達提示腫瘤預(yù)后風(fēng)險不佳[20-24]。但CDCA8在膀胱癌中的表達及其作用機制國內(nèi)研究相對較少，本研究利用GEO公共數(shù)據(jù)庫，研究CDCA8在膀胱癌中的表達水平及其病理相關(guān)性、預(yù)后相關(guān)性和其可能調(diào)控的生物學(xué)通路，為進一步探討研究其在膀胱癌中作用機制提供依據(jù)及思路。

本研究結(jié)果提示，CDCA8在膀胱癌組織中的表達水平明顯高于正常組織中的表達水平，表明CDCA8的高表達與膀胱癌的發(fā)生發(fā)展有關(guān)；CDCA8高表達組與膀胱癌患者的年齡、性別、疾病進展、T分期、N分期及分級明顯相關(guān)，說明CDCA8與膀胱癌的惡性程度密切相關(guān)；生存分析提示CDCA8高表達膀胱癌患者的腫瘤特異性生存期和總生存期明顯低于CDCA8低表達組的膀胱癌患者，說明CDCA8高表達可影響膀胱癌患者的生存期，與患者的復(fù)發(fā)與術(shù)后早期死亡有關(guān)，有望成為評估患者預(yù)后的指標之一。

GSEA結(jié)果表明CDCA8可能通過影響多種與細胞分裂周期有關(guān)的生物學(xué)過程來調(diào)節(jié)腫瘤細胞的增殖，如：精子形成、G2M檢查點、未折疊蛋白反應(yīng)、有絲分裂紡錘體形成，且CDCA8還富集了E2F信號通路、MYC信號通路、MTORC1信號通路、PI3K/AKT/mTOR通路，這些信號通路均與細胞增殖分裂相關(guān)。此外膽固醇平衡、糖酵解有關(guān)的生物學(xué)過程可影響腫瘤細胞的物質(zhì)代謝過程，進而促進腫瘤細胞的生長。CDCA8在腫瘤細胞中的高表達，可能導(dǎo)致CPC組分蛋白過表達，進而使CPC功能紊亂，無法正常發(fā)揮其在有絲分裂中的修復(fù)及調(diào)節(jié)作用，從而促進腫瘤的生長，這與上述細胞周期相關(guān)基因及物質(zhì)代謝相關(guān)基因的異常表達可能會導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生結(jié)論一致[4]。

以上結(jié)果提示，CDCA8表達水平可能是膀胱癌患者獨立預(yù)后因素，且CDCA8與膀胱癌患者的發(fā)生發(fā)展及惡化密切相關(guān)，CDCA8可促進膀胱癌的發(fā)生發(fā)展過程?？赏ㄟ^檢測患者的CDCA8水平評估患者的病程進展，且CDCA8有望作為膀胱癌患者靶向治療的作用靶點。但CDCA8是如何影響以上生物學(xué)通路的機制還需要進一步的研究，能否作為患者的獨立預(yù)后因素尚需大量臨床研究。