極光激酶A在腎透明細胞癌臨床診斷中的價值

鮑江波 葛郡 孔子昂

(佳木斯市中心醫院腎內科,黑龍江 佳木斯 154002)

腎癌是全球范圍內男性第六大和女性第十大常見惡性腫瘤,分別占兩者所有腫瘤發病的5%和3%〔1〕。根據2020年全球癌癥統計數據顯示,腎癌的發病例數和死亡例數分別為431 288例和179 368例〔2〕。腎細胞癌(RCC)是來源于腎小管上皮細胞的惡性腫瘤,占所有腎癌的90%以上及所有癌癥的2%～3%,目前認為其是最致命的泌尿生殖系統惡性腫瘤,死亡率可達30%～40%〔3〕。RCC是一種異質性腫瘤,按組織學、形態學、分子遺傳學特征可將其分為不同的亞型,其中透明細胞癌(ccRCC)、乳頭狀細胞癌(PRCC)和嫌色細胞癌是最常見的組織亞型,分別占所有RCC的70%～90%、10%～15%和3%～5%〔4〕。研究發現,與腎乳頭狀細胞癌(KIRP)和嫌色性腎細胞癌相比,ccRCC具有高生長模式和容易向肝、肺、骨、淋巴結(可高達15%)轉移的特性,因此其在所有RCC中預后最差〔2〕。

極光激酶(AURK)是一類絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶家族,該家族包括AURKA、AURKB和AURKC 3個成員〔5〕。結構上AURK家族成員具有高度同源性,它們都包含一個氨基(N)端結構域、一個蛋白激酶結構域和一個高度保守的羧基(C)端結構域〔6〕。AURK家族在細胞分裂的調控中發揮重要作用,主要參與有絲分裂、微管紡錘體組裝和胞質分裂等過程〔7〕。AURK家族成員因其在細胞周期調控中具有一定的功能而在腫瘤中發揮重要作用,如可促使染色體分離失敗而導致遺傳不穩定性和多倍體的形成,進而促進腫瘤的發生〔8〕。在腫瘤中AURK家族過表達或擴增是一種常見的現象。如在乳腺癌中,AURKA過表達與細胞增殖指數(Ki)67表達增加和細胞增殖率增強表型相關,而AURKB過表達與Ki67高表達和高組織學分級等相關〔4〕。AURKC過表達被發現與結腸直腸癌的高腫瘤分級和增大的腫瘤體積相關〔9〕。臨床前數據表明,AURK家族可在化療耐藥機制中發揮一定作用〔10〕。此外,在過去的十年里,AURK家族已經成為癌癥精確治療的潛在靶點,一些AURK抑制劑已被陸續開發出來,并在一些腫瘤類型中得到了良好的療效測試〔7〕。本實驗利用生物信息學手段研究AURKA在ccRCC患者組織中的表達情況,以明確其在ccRCC臨床診斷中的價值及意義。

1 材料與方法

1.1臨床資料來源及分組 聯合應用癌基因組圖譜(TCGA,https://cancergenome.nih.gov)和UALCAN (http://ualcan.path.uab.edu/)開放數據庫查找并獲取72例正常非癌人群(正常組)和533例ccRCC患者(ccRCC組)腎臟組織的mRNA表達數據集,并從中提取AURKA mRNA表達資料。根據獲得的一般資料(包括性別、年齡和人種)和臨床特征資料(包括腫瘤分期、腫瘤分級、淋巴結轉移和腫瘤亞型)將ccRCC組患者進一步分組。

1.2mRNA定量分析 應用每千個堿基的轉錄每百萬映射讀取的轉錄本(TPM)對AURKA mRNA進行標準化定量,計算 TPM 的方法:①將讀數除以每個基因的長度(以千堿基為單位),得到每千堿基讀數(RPK)。②計算樣本中所有RPK值,然后將其除以1 000 000,得到“每百萬”縮放因子。③用RPK值除以“每百萬”縮放因子,便得到TPM值。

1.3統計學分析 采用SPSS20.0軟件,由于總體方差不齊,故采用秩和檢驗。由于數據不符合正態分布,故表達量用最小值、下四分位數(P25)、中位數(P50)、上四分位數(P75)、最大值表示。

2 結 果

2.1AURKA 在正常人群和ccRCC患者中的表達 ccRCC組腎組織的AURKA mRNA表達量〔3.608(2.722,4.674)〕顯著高于正常組〔2.243(1.871,2.677),P<0.01〕。

2.2AURKA 在不同性別、年齡、人種ccRCC患者的表達 ccRCC組除81～100歲年齡段和亞裔人外,其他各亞組的AURKA mRNA表達量均顯著高于正常組(P<0.01)。ccRCC患者各亞組之間比較AURKA mRNA表達量無顯著差異(P>0.05)。見表1。

表1 AURKA 在不同性別、年齡、人種、腫瘤分期、腫瘤分級、淋巴結轉移和腫瘤亞型ccRCC患者的表達

2.3AURKA在不同腫瘤分期、腫瘤分級、淋巴結轉移和腫瘤亞型ccRCC患者中的表達 ccRCC組除了腫瘤分級1級外,其他各亞組的AURKA mRNA表達量均顯著高于正常組(P<0.01)。腫瘤分期Ⅲ期和Ⅳ期AURKA mRNA表達量顯著高于Ⅰ期(P<0.05,P<0.01),Ⅳ期顯著高于Ⅱ期和Ⅲ期(P<0.05,P<0.01)。腫瘤分級2、3和4級顯著高于1級,3和4級顯著高于2級,4級顯著高于3級(均P<0.01)。在淋巴結轉移亞組中,N1 AURKA mRNA表達量顯著高于N0(P<0.05)。在腫瘤亞型亞組中,ccB型mRNA表達量顯著高于ccA型(P<0.01)。見表1。

2.4不同AURKA表達ccRCC患者總生存期 AORKA表達量排前25%的患者設為高表達組,其他患者設為中低表達組。AURKA高表達組總生存期顯著低于中低表達組(P<0.000 1)。見圖1。

圖1 AURKA不同表達水平ccRCC患者總生存期

2.5不同性別、人種、腫瘤分級ccRCC患者按AURKA低中高表達分組總生存期比較 男性、女性、白種人、非裔、亞裔及腫瘤分級各級中中低表達AURKA患者的總生存期均顯著長于高表達患者(P<0.01)。見圖2。

圖2 不同性別、人種、腫瘤分級ccRCC患者總生存期

3 討 論

在AURK 家族中,AURKA主要定位于中心體,它具有調節中心體的成熟、有絲分裂的進入、雙極紡錘體的形成和胞質分裂等功能。在DNA復制期(S)期,AURKA開始在中心體積累,在DNA復制前(G2)期其表達可達到高峰〔11〕。由于AURKA支持中心體的成熟過程,因此其對微管成核形成有絲分裂紡錘體至關重要〔12〕。此外,在G2期間,AURKA可與另外一個有絲分裂關鍵激酶-保羅樣蛋白激酶(PLK)1顯著關聯,PLK1可促進AURKA向中心體的招募,最終導致細胞進入有絲分裂〔13～16〕。

近年來研究發現,AURKA在人類腫瘤中可發揮致癌基因的作用,它除了可以促進腫瘤增殖外、還在調節腫瘤端粒酶活性、重編程腫瘤能量代謝、增強腫瘤免疫逃逸、抵抗腫瘤細胞凋亡、參與腫瘤上皮-間質轉化(EMT)和轉移等過程中發揮重要作用〔17,18〕。端粒酶再活化是腫瘤永生化的關鍵步驟。Yang等〔19〕研究發現,異位表達AURKA可誘導人卵巢癌和乳腺癌上皮細胞的端粒酶活性,此外AURKA還可刺激人端粒酶逆轉錄酶(hTERT)的啟動子活性。葡萄糖代謝重編程是惡性腫瘤細胞的一個全新標志,在p53缺陷的腫瘤細胞中,AURKA可通過磷酸化乳酸脫氫酶(LDH)B而導致乳酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)生成增加,進而經過增強糖酵解來促進腫瘤細胞的增殖〔20〕。腫瘤細胞通過招募炎癥細胞來發揮免疫抑制作用,這些細胞包括髓系來源的抑制細胞(MDSCs)和調節性T細胞(Tregs),其具有抑制細胞毒性淋巴細胞(CTL)的作用〔21〕。Yin等〔22〕研究報道,抑制AURKA可選擇性地誘導腫瘤細胞凋亡,并破壞MDSCs的免疫抑制和促腫瘤功能。在AURKA抑制劑阿利塞替處理小鼠分離的MDSCs中可檢測到磷酸化信號轉導及轉錄激活蛋白(p-STAT)3的表達被抑制,表明阿利塞替可通過阻斷AURKA/STAT3通路來阻止MDSCs的免疫抑制功能〔22〕。腫瘤的發生機制之一是細胞凋亡不足,因此誘導凋亡是放、化療藥物殺死腫瘤細胞的主要機制之一。研究證實,AURKA的甲基化可通過蛋白酶體的降解來降低P53的穩定性,進而誘導腫瘤細胞增殖和抑制腫瘤細胞凋亡〔23〕。在胃癌中應用阿利塞替可特異性抑制AURKA誘導的鈣蛋白酶介導的B淋巴細胞瘤-2相關X蛋白(BAX)的裂解,從而促進細胞凋亡〔23〕。腫瘤轉移是其主要的惡性表型之一,而EMT是實體腫瘤轉移的初始階段。AURKA過表達有助于增加EMT相關轉錄因子Snail1和Slug的表達及下調上皮標記物E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的表達,表明AURKA可誘導EMT過程〔24〕。此外,AURKA也被證實可通過磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)途徑促進腫瘤轉移〔25〕。

本研究發現,在ccRCC患者組織中可檢測到AURKA表達上調,且AURKA的高表達與患者的人種有關,表現為白種和非裔患者顯著上調,而亞裔患者無改變。之前有研究顯示,ccRCC主要發生在歐洲和北美的人群中,而亞洲地區的發病率則較低〔2〕。結合本研究結果,提示亞洲地區ccRCC的發病率低可能與亞裔患者AURKA表達水平較低有關。本研究還表明,AURKA的高表達還與ccRCC患者的臨床高腫瘤分期、高腫瘤分級、淋巴結轉移和低生存率等不良預后有關,與本研究結果一致,已發現AURKA在包括肺癌、結腸直腸癌、乳腺癌等多種腫瘤中均存在基因擴增〔18〕,且其高表達與患者淋巴結轉移、腫瘤體積增大和復發等不良預后顯著相關〔26〕。ccA和ccB是基于差異基因表達模式發現的ccRCC兩種亞型,它們具有不同的生物學特征〔27〕。在回顧性隊列研究中發現,與ccB腫瘤相比,ccA腫瘤與更好的生存率相關〔27〕。

綜上,URKA在ccRCC患者組織中表達上調,且其高表達與患者的人種、腫瘤亞型和不良預后有關,因此URKA可作為ccRCC候選腫瘤標記物和藥物靶點應用于臨床。