細(xì)胞分裂周期相關(guān)基因8 表達(dá)水平與腫瘤發(fā)展及預(yù)后關(guān)系的研究進(jìn)展

張涵強(qiáng) 顧匯權(quán) 陳茜花 楊紹胤 陳 能 劉 嬙

1.海南醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院，海南?？?571199；2.海南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，海南?？?571199；3.海南醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室，海南?？?571199

細(xì)胞分裂周期相關(guān)基因8（cell division cycle relat ed gene 8，CDCA8）作為一種細(xì)胞分裂周期相關(guān)基因，其表達(dá)蛋白borealin 作為染色體過客復(fù)合物（chromosomal passenger complex，CPC）成分在細(xì)胞周期中發(fā)揮重要調(diào)控作用，其功能異常與非整倍染色體產(chǎn)生及腫瘤的發(fā)生有關(guān)，具有癌基因的功能[1]。多項(xiàng)研究證明CDCA8 在多種惡性腫瘤中表達(dá)水平異常升高，并對(duì)癌細(xì)胞增殖周期、細(xì)胞功能、信號(hào)通路等產(chǎn)生影響[2]。研究還發(fā)現(xiàn)，CDCA8 在癌癥預(yù)后中有一定的指示作用[3]。預(yù)后研究是對(duì)疾病發(fā)生和發(fā)展及轉(zhuǎn)歸結(jié)局的預(yù)測(cè)，由于腫瘤的本質(zhì)是基因疾病，發(fā)生具有復(fù)雜的分子基礎(chǔ)，多種因素通過復(fù)雜的相互作用影響腫瘤的預(yù)后結(jié)果，但CDCA8 與癌癥預(yù)后關(guān)系的作用機(jī)制尚未明晰，其準(zhǔn)確性及應(yīng)用價(jià)值仍存在爭(zhēng)議，現(xiàn)階段對(duì)CDCA8表達(dá)水平對(duì)癌癥預(yù)后影響的研究多數(shù)停留于生信預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，CDCA8 與TNM 系統(tǒng)分期和腫瘤分級(jí)、總生存期（overall survival，OS）、無復(fù)發(fā)生存期（disease free survival，DFS）等預(yù)后指標(biāo)相關(guān)，且少數(shù)癌癥存在負(fù)性相關(guān)或無相關(guān)性[3]?，F(xiàn)對(duì)CDCA8 表達(dá)水平對(duì)多種惡性腫瘤發(fā)展及預(yù)后影響的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步指導(dǎo)CDCA8 作為癌癥潛在治療及預(yù)后檢測(cè)靶點(diǎn)的研究探究方向。

1 CDCA8 及borealin 蛋白概述

CDCA8 基因定位于1P34.3，含有11 個(gè)外顯子和10 個(gè)內(nèi)含子，全長(zhǎng)跨越17 kb，cDNA 全長(zhǎng)2 319 bp，編碼分子量32 kD 的蛋白質(zhì)borealin[4]。borealin 作為染色體過客復(fù)合物成分參與調(diào)控細(xì)胞分裂，對(duì)精準(zhǔn)控制細(xì)胞核正常分離和細(xì)胞正常分裂有重要意義[1]。borealin 表達(dá)水平受到啟動(dòng)子活性的調(diào)控，過量表達(dá)的borealin 可促進(jìn)細(xì)胞從G0期進(jìn)入S 期，意味著CDCA8啟動(dòng)子活性與細(xì)胞分化程度相關(guān)聯(lián)，且CDCA8 啟動(dòng)子活性可能與細(xì)胞水平的啟動(dòng)子活性一致[5-6]。CDCA8也是早期胚胎發(fā)育過程中一個(gè)重要調(diào)控基因，borealin 缺失對(duì)早期小鼠胚胎的發(fā)育是致死性的[6]。

CDCA8 不僅在哺乳動(dòng)物有絲分裂中起重要作用，而且是卵母細(xì)胞減數(shù)分裂中不可或缺的因素，borealin 在第一次減數(shù)分裂中期和后期定位在紡錘體兩極，端裂期定位于中體，在第二次減數(shù)分裂中期回歸紡錘體兩極。borealin 的破壞會(huì)導(dǎo)致紡錘體組件嚴(yán)重缺失，致使染色體分離缺陷，這可能與高齡女性卵母細(xì)胞染色體異常相關(guān)[7]。

2 CDCA8 異常表達(dá)與腫瘤進(jìn)展

CDCA8 主要從以下3 個(gè)方面影響腫瘤進(jìn)展：①borealin 作為染色體過客復(fù)合物組分蛋白，過表達(dá)可導(dǎo)致CPC 修復(fù)及調(diào)節(jié)功能紊亂，影響分裂周期中的G2/M 檢查點(diǎn)使細(xì)胞分裂異常，非整倍體形成，從而加速癌癥的發(fā)生與發(fā)展[8]。②CDCA8 高表達(dá)通過PI3K/AKT、mTOR、p53/Rb 等信號(hào)通路影響多種癌癥進(jìn)展，CDCA8 可能作為PI3K、p53 等信號(hào)通路的共性調(diào)控因子促進(jìn)腫瘤的發(fā)生進(jìn)展，發(fā)揮腫瘤促癌基因的作用。③CDCA8 可通過影響趨化因子細(xì)胞通路、細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用免疫相關(guān)通路，以及多種免疫細(xì)胞的活化和免疫反應(yīng)的激活影響多種腫瘤免疫過程[3]。

2.1 CDCA8 與膀胱癌

CDCA8 可能作為膀胱癌促癌基因與抑癌基因起拮抗作用，正性調(diào)控膀胱癌進(jìn)展。Gao 等[9]通過TCGA、GSE7476 等多種數(shù)據(jù)庫分析得出膀胱癌組織中CDCA8 表達(dá)顯著高于正常膀胱組織，在膀胱癌細(xì)胞中敲低CDCA8 表達(dá)可顯著抑制癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)癌細(xì)胞調(diào)亡，且CDCA8 在膀胱癌中的高表達(dá)與抑癌基因TP53和RB1 的突變顯著相關(guān)。Bi 等[10]利用GSEA 分析，得出CDCA8 高表達(dá)可能通過調(diào)節(jié)膀胱癌患者的G2/M檢查點(diǎn)，有絲分裂紡錘體形成，未折疊蛋白反應(yīng)，E2F、MYC、PI3K/AKT/mTOR 通路等方式，影響膀胱癌的發(fā)生及發(fā)展。

CDCA8 表達(dá)水平升高對(duì)于膀胱癌組織的鑒別有明顯指示意義，且影響膀胱癌進(jìn)展及化療藥物敏感性。膀胱癌術(shù)后患者需常規(guī)應(yīng)用蒽環(huán)類藥物吡柔比星灌注化療。但仍有10%～30%的化療患者在5 年內(nèi)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移[11]；Pandey 等[12]發(fā)現(xiàn)TP53 突變會(huì)降低膀胱癌對(duì)蒽環(huán)類藥物治療的敏感性。高鑫等[13]發(fā)現(xiàn)CDCA8基因敲低5637 細(xì)胞與對(duì)照組相比半抑制濃度下降，吡柔比星對(duì)細(xì)胞的抑制率顯著增加，提示CDCA8 表達(dá)敲低可抑制膀胱癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲，并使5637 細(xì)胞S 和G2/M 期生長(zhǎng)停滯[9]。

2.2 CDCA8 與女性生殖系統(tǒng)腫瘤

李文學(xué)[14]通過TCGA 數(shù)據(jù)庫及GSEA 分析證實(shí)CDCA8 基因及其編碼蛋白在子宮內(nèi)膜癌組織中高表達(dá)，且CDCA8 基因可能通過影響ERK/AKT、p53/Rb信號(hào)通路調(diào)控子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞周期，參與調(diào)控子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞生物學(xué)功能，促進(jìn)腫瘤發(fā)生、進(jìn)展。CDCA8基因高表達(dá)可促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌進(jìn)展，敲減CDCA8 基因可抑制子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞系Ishikawa 及KLE 的增殖、遷移、侵襲能力，促進(jìn)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞凋亡，并導(dǎo)致細(xì)胞周期G2/M 期阻滯，抑制子宮內(nèi)膜癌進(jìn)程。因此CDCA8 有望成為子宮內(nèi)膜癌潛在治療靶點(diǎn)。

CDCA8 在卵巢癌組織中過表達(dá)可促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。MYB 原癌基因樣2 與CDCA8 在卵巢癌中的表達(dá)水平呈正相關(guān)，并通過TTK 調(diào)控細(xì)胞周期中紡錘體組裝檢查點(diǎn)SAC 信號(hào)通路促進(jìn)漿液性卵巢癌的增殖、轉(zhuǎn)移及順鉑耐藥。研究發(fā)現(xiàn)，CDCA8 可能通過細(xì)胞周期、DNA 復(fù)制和同源重組途徑降低卵巢癌細(xì)胞對(duì)奧拉帕尼和順鉑的敏感性[15]。敲低CDCA8 基因會(huì)誘導(dǎo)G2/M 停滯，加速細(xì)胞凋亡，增加DNA 損傷和干擾體外RAD51 積累，增強(qiáng)卵巢癌細(xì)胞對(duì)奧拉帕尼和順鉑敏感性，因此靶向MYBL2/CDCA8/TTK 軸并聯(lián)合奧拉帕尼治療可能會(huì)使卵巢癌靶向治療取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展[15]。

2.3 CDCA8 與前列腺癌

研究發(fā)現(xiàn)CDCA8 是前列腺癌（prostatic carcinoma，PCa）的Hub 基因，其高表達(dá)與PCa 細(xì)胞耐藥性、腫瘤侵襲性及預(yù)后不良相關(guān)[16]。細(xì)胞周期和p53 信號(hào)通路的變化是PCa 的兩個(gè)主要特征，CDCA8 既正性作用于PCa 異常細(xì)胞周期，又通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT磷酸化水平影響p53 信號(hào)通路[17]。通過對(duì)TCGA 數(shù)據(jù)庫和GETx 數(shù)據(jù)庫分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，PCa 組織中CDCA8 mRNA 表達(dá)水平明顯高于正常前列腺組織[18]；敲低CDCA8 可抑制PCa 細(xì)胞遷移且降低其耐藥性及腫瘤侵襲性[19]；沉默CDCA8 后，腫瘤增殖抗原Ki-67 和增殖細(xì)胞核抗原PCNA 含量下降，癌細(xì)胞增殖的啟動(dòng)與分裂進(jìn)程均受到抑制，且沉默基因可下調(diào)PI3K/AKT 通路磷酸化水平，使周期蛋白依賴蛋白激酶抑制劑1 表達(dá)水平增高，進(jìn)一步負(fù)向調(diào)控PCa 細(xì)胞分裂進(jìn)程，使其停滯于G2/M 期[18]。

亦有研究證明，Zeste 同源增強(qiáng)體2（Zeste homologous enhancer 2，EZH2）表達(dá)上調(diào)與PCa 中CDCA8 及其他CPC 成分間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，EZH2 可以靶向CDCA8 介導(dǎo)細(xì)胞周期[19]。EZH2 可以通過抑制腫瘤抑制因子let-7b 激活CDCA8 的轉(zhuǎn)錄，EZH2 亦可直接激活轉(zhuǎn)錄或通過甲基化非依賴性的方式誘導(dǎo)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子和PCa 癌基因E2F1（CDCA8 啟動(dòng)子上游調(diào)控基因）轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)PCa 中CDCA8 及CPC 的激活[19]。

2.4 CDCA8 與肺腺癌

CDCA8 在肺腺癌組織中的表達(dá)明顯高于正常組織，且為肺腺癌所需的腫瘤細(xì)胞干性基因（SRGs），CDCA8 mRNA 在肺腺癌中表達(dá)上調(diào)，在肺腺癌進(jìn)展中起正性促進(jìn)作用，這與肺腺癌中CDCA8 DNA 拷貝數(shù)增加和has-miR-140-3p 下調(diào)有關(guān)，miR-140-3p 過表達(dá)可抑制肺腺癌細(xì)胞A549 侵襲轉(zhuǎn)移，而CDCA8過表達(dá)可逆轉(zhuǎn)miR-140-3p 對(duì)肺腺癌細(xì)胞A549 侵襲力的抑制作用，其機(jī)制可能是通過細(xì)胞周期通路、DNA 復(fù)制信號(hào)及剪接體參與肺腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)及侵襲[2，20]。Hayama 等[21]用親和純化的抗CDCA8 和 抗AURKB 多克隆抗體進(jìn)行免疫組織化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)兩種標(biāo)志物染色強(qiáng)的患者腫瘤特異性生存期最短，且與腫瘤大小、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移不良顯著相關(guān)。生物信息學(xué)研究表明，與非肺癌組織比較，鱗狀細(xì)胞LC 組織中的CDCA8 表達(dá)水平亦高于正常肺組織[22]。

2.5 CDCA8 與肝細(xì)胞癌

CDCA8 在肝細(xì)胞癌（hepatic cell carcinoma，HCC）LM3 細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的表達(dá)均明顯高于正常組織，并隨癌癥進(jìn)展其表達(dá)水平不斷提高[23]。CDCA8 上調(diào)減弱了腫瘤抑制因子ATF3 和GADD34 的促凋亡作用，增強(qiáng)了增殖細(xì)胞核抗原PCNA 從而促進(jìn)HCC增殖性、克隆原性和遷移能力[24]。CDCA8 通過MEK/ERK 途徑增強(qiáng)HCC 生長(zhǎng)和侵襲性。CDCA8 水平與甲胎蛋白水平（P=0.003）、腫瘤數(shù)（P=0.007）和血管浸潤(rùn)（P=0.045）呈顯著正相關(guān)[25]。

CDCA8 在HCC 中可能通過與蛋白質(zhì)、染色體及DNA 結(jié)合，影響ATP 依賴的微管正向運(yùn)動(dòng)活性和DNA解旋酶活性等相關(guān)機(jī)制，參與影響細(xì)胞分裂周期、減數(shù)分裂、同源重組等過程影響HCC 進(jìn)程[23]。CDCA8 過表達(dá)可激活E2F 靶標(biāo)、G2/M 檢查點(diǎn)、未折疊蛋白質(zhì)反應(yīng)、ErbB、MAPK、p53 和TGF-β 信號(hào)通路、PI3K AKT mTOR 信號(hào)通路和DNA 修復(fù)等參與癌細(xì)胞增殖[26]。同時(shí)激活致癌AKT/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路傳導(dǎo)增強(qiáng)了HCC 腫瘤微環(huán)境中腫瘤干細(xì)胞干性[24]。CDCA8 過表達(dá)增加了細(xì)胞單克隆的形成，沉默CDCA8 可抑制肝癌裸鼠移植瘤生長(zhǎng)[27]。靶向CDCA8 還有效抑制了小鼠異種移植模型中的腫瘤生長(zhǎng)。多激酶抑制劑索拉非尼通過阻斷HCC 發(fā)展關(guān)鍵功能通路RAF/MEK/ERK抑制腫瘤血管生成并誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡，而HCC 中AKT 信號(hào)傳導(dǎo)的激活使索拉非尼獲得性耐藥，抑制CDCA8 會(huì)阻斷AKT/GSK3β/β-catenin 在親代HCC細(xì)胞中的信號(hào)傳導(dǎo)。靶向CDCA8 可能有助于克服HCC 對(duì)索拉非尼的耐藥性，并改善肝臟腫瘤干細(xì)胞的消除[24]。

3 CDCA8 與腫瘤預(yù)后價(jià)值判斷

目前已有許多腫瘤基因標(biāo)志物如CA125、CD105、HIF1a、Cox2 等被作為惡性腫瘤的預(yù)后評(píng)估相關(guān)指標(biāo)，隨著CDCA8 在癌癥進(jìn)展各時(shí)期的作用研究不斷深入，基于生物信息學(xué)和臨床研究的結(jié)果提示，CDCA8 在對(duì)多種腫瘤的預(yù)后評(píng)估中也存在重要意義。

3.1 CDCA8 異常表達(dá)影響不良生存期

CDCA8 表達(dá)被證實(shí)與許多腫瘤的總生存率和不良預(yù)后有關(guān)。Kaplan-Meier 生存分析證實(shí)CDCA8 的高表達(dá)水平與乳腺癌、甲狀腺癌、HCC 較差的無復(fù)發(fā)生存期顯著相關(guān)[23，28-29]；CDCA8 高表達(dá)與乳腺癌較差的遠(yuǎn)距離無轉(zhuǎn)移生存期顯著相關(guān)[30]；CDCA8 高轉(zhuǎn)錄水平與胃腺癌、神經(jīng)膠質(zhì)瘤、膀胱癌、PCa、HCC、肺腺癌等患者的OS 及DFS 關(guān)系密切，其高表達(dá)是DFS 獨(dú)立的預(yù)后危險(xiǎn)因素[10，23，31-33]；核轉(zhuǎn)錄因子Y 亞基α 高表達(dá)與HCC 患者較短的OS 相關(guān)，Kaplan-Meier 生存分析證明CDCA8 結(jié)合核轉(zhuǎn)錄因子Y 亞基α 水平是預(yù)測(cè)HCC 患者預(yù)后水平的有利因素[25]；CDCA8 過表達(dá)的肺腺癌LC 患者與較低的進(jìn)展后生存率顯著相關(guān)[22]。

但并非所有的腫瘤CDCA8 高表達(dá)水平一定與不良生存期呈正相關(guān)。在胸腺癌中，CDCA8 低表達(dá)與其不良預(yù)后顯著相關(guān)，且CDCA8 表達(dá)水平與胸腺癌的腫瘤突變負(fù)荷及巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)水平呈顯著負(fù)相關(guān)[3]。提示CDCA8 也可能作為抑癌基因在胸腺癌進(jìn)展中起作用。

3.2 CDCA8 高表達(dá)影響病理分期及腫瘤分級(jí)

CDCA8 水平高表達(dá)與大多數(shù)腫瘤的病理分期與分級(jí)呈明顯正相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，CDCA8 的高表達(dá)不僅影響子宮內(nèi)膜癌病理分期及腫瘤分級(jí)，且與不良臨床病理特征及患者預(yù)后顯著相關(guān)[14]。CDCA8 高表達(dá)與膀胱癌TNM 分期和腫瘤分級(jí)及進(jìn)展相關(guān)[9]；高表達(dá)組與膀胱癌患者的年齡、性別、疾病進(jìn)展、T 分期、N 分期及分級(jí)存在顯著相關(guān)性[10]。CDCA8 表達(dá)水平升高與HCC臨床分期、組織學(xué)分級(jí)、組織學(xué)類型及患者不良TNM分期和腫瘤大小呈顯著正相關(guān)[27，34]?；赥CGA 數(shù)據(jù)及Oncomine 數(shù)據(jù)庫探究CDCA8 與HCC 臨床病理特征的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)CDCA8 隨著病理分級(jí)和臨床Ⅰ～Ⅱ期的進(jìn)展表達(dá)量逐漸上升；且研究確證CDCA8 是HCC不良預(yù)后的高風(fēng)險(xiǎn)因素，CDCA8 mRNA 水平可排除臨床信息的干擾，單獨(dú)作為HCC 患者的獨(dú)立預(yù)后因子[35]。CDCA8 在PCa 細(xì)胞系中顯著上調(diào)表達(dá)水平與PCa tPSA、Gleason 評(píng)分、T 分期和切緣情況呈正相關(guān)[18，34]。

CDCA8 過表達(dá)對(duì)多數(shù)癌癥的不良預(yù)后水平和腫瘤進(jìn)展分期呈現(xiàn)正性作用，但在少數(shù)腫瘤中存在負(fù)性關(guān)系。CDCA8 表達(dá)水平與乳腺癌組織及癌旁組織的組織學(xué)分級(jí)、TNM 分期、病理分型無明顯相關(guān)性[36]。在HCC 的TNM 分期中，CDCA8 僅在不同T 分期中表達(dá)差異明顯，而與N、M 分期無關(guān)[28]。

進(jìn)一步研究CDCA8 對(duì)癌癥發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后的可能作用機(jī)制，是明悉其表達(dá)水平高低在各種癌癥中具體作用的前提，進(jìn)而為探究CDCA8 成為臨床治療靶點(diǎn)及預(yù)后預(yù)測(cè)指標(biāo)的建立可行性。

4 小結(jié)

CDCA8 高表達(dá)與多種腫瘤的惡性程度和不良預(yù)后關(guān)系密切，但其影響每種腫瘤預(yù)后水平的機(jī)制尚未完全明確，且存在在不同癌組織中調(diào)控性相反的個(gè)例。因此進(jìn)一步研究CDCA8 在各種腫瘤進(jìn)展及預(yù)后中的生物學(xué)功能，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)一步完善生物信息學(xué)的預(yù)測(cè)結(jié)果，通過多組學(xué)聯(lián)合探究CDCA8 在不同惡性腫瘤中的分子機(jī)制，并找到對(duì)應(yīng)的治療方法，使CDCA8 成為多種腫瘤早期診斷指標(biāo)、潛在的治療靶點(diǎn)和預(yù)后的標(biāo)志物成為可能。這對(duì)臨床腫瘤檢查和治療有十分重要的意義，有著良好的探究和應(yīng)用前景。