基于數據庫分析KIF23在乳腺癌中的表達及預后意義

宋姍姍，張強，聶艷紅，王永芳，陳昊△

乳腺癌是一類嚴重危害女性健康的疾病［1］。隨著對乳腺癌分子分型的細化，多種治療手段的應用及靶向藥物的實施，乳腺癌患者5年生存率得到極大改善，但乳腺癌發病率及死亡率仍在增長［2］。從分子水平研究乳腺癌的機制，尋找新的治療靶點，是探索乳腺癌治療的重要方向。驅動蛋白（kinesins，KIFs）是一類由40多種不同基因編碼的馬達蛋白，主要存在于真核細胞中，以微管蛋白為軌道行駛運輸功能［3］，還參與有絲分裂、紡錘體形成、細胞器定位和微管運動等多種細胞功能［4-5］。KIFs的異常表達不僅與多種先天性疾病相關，同時與腫瘤的發生發展也密切有關［5］。驅動蛋白超家族6中的一員—驅動蛋白家族成員23（kinesin family member 23，KIF23）與有絲分裂中紡錘體的形成等有關，亦參與多種腫瘤的發生發展。但在乳腺癌中，僅Zou等［6］在雌激素受體（estrogen receptor，ER）陽性腫瘤中發現KIF23與腫瘤侵襲、患者生存預后、耐藥等有關，故本研究利用生物數據庫綜合分析KIF23在乳腺癌中的表達及判斷預后的價值，為進一步研究KIF23在乳腺癌中的作用提供參考。

1 資料與方法

1.1 數據來源 Oncomine（https://www.oncomine.org/）是一個整合了基因表達數據庫（Gene Expression Omnibus，GEO）、癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）及已發表的文獻等來源的RNA和DNA-seq數據的大型腫瘤相關基因的數據庫。通過Oncomine數據庫和GCBI數據庫分析KIF23基因在正常乳腺組織和乳腺癌組織中的表達差異。Kaplan-Meier Plotter數據庫（http://kmplot.com/analysis/）是一個包含5種癌癥（乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌、肝癌）mRNA表達譜芯片的公共數據庫，該數據庫涉及的基因共54 675個、癌癥樣本為10 461個，其中乳腺癌患者樣本占比高達一半（5 143個）。通過Kaplan-Meier Plotter數據庫分析KIF23基因表達與患者預后的關系。

1.2 檢索方法 通過Oncomine數據庫檢索KIF23在乳腺癌中的基因表達差異。Oncomine數據庫檢索分析KIF23的設定條件為（1）基因：KIF23。（2）分析類型：腫瘤組織和正常組織。（3）腫瘤：乳腺癌。（4）數據類型：mRNA。（5）臨界值設定條件：P＜1E-4，差異倍數＞2，基因排序前10%。（6）其他為數據庫默認設定。（7）檢索范圍：建庫至2018年9月10日。檢索結束后，選KIF23在乳腺癌中的相關研究進行比較。

利用Kaplan-Meier Plotter數據庫分析KIF23與乳腺癌患者生存預后的關系，設定條件為（1）腫瘤：乳腺癌。（2）基因：KIF23。（3）患者按照最佳界限值進行分組（Split patients by：Auto select best cutoff）。（4）狀態：ER（+/-）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）（+/-）、人表皮生長因子受體（human epidermal growth factor receptor，HER-2）（+/-）。（5）生存預后指標：無復發生存（relapse-free survival，RFS）期、總生存（overall survival，OS）期、無遠處復發生存（distant metastases-free survival，DMFS）期、復發后生存（postprogression survival，PPS）期。（6）其他為數據庫默認設定。

1.3 觀察指標 Oncomine數據庫和GCBI數據庫中觀察KIF23在常見腫瘤和正常組織中的表達差異，在正常乳腺組織和乳腺癌之間的表達差異。在Oncomine數據庫中，比較KIF23在乳腺非浸潤性癌和浸潤性癌中的表達和不同研究中的差異倍數。通過Kaplan-Meier Plotter數據庫觀察KIF23與乳腺癌患者各項生存預后指標（RFS、OS、DMFS和PPS）之間的關系；觀察ER、PR及HER-2是否影響KIF23與患者預后之間的關系。

1.4 統計學方法 所有統計分析均由數據庫分析，KIF23在正常乳腺組織和乳腺癌組織中的差異比較采用t檢驗。利用Kaplan-Meier中Log-rank模型分析KIF23與乳腺癌患者預后的關系。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 常見腫瘤中KIF23的表達情況 Oncomine數據庫中關于KIF23基因在常見腫瘤和正常組織中的研究共447項，其中64項研究顯示KIF23基因在腫瘤中表達增高，3項表達降低。特別地，與乳腺癌相關的9項研究均顯示，較正常乳腺組織，KIF23在乳腺癌中表達升高。GCBI數據庫中顯示，KIF23在常見的33種腫瘤中，僅在胸腺腫瘤（thymoma，THYM）的表達量低于正常組織，在包括乳腺癌在內的32種常見腫瘤中的表達量均高于正常組織（圖1）。

2.2 乳腺癌中KIF23的表達情況 Oncomine數據庫示，2000年—2012年共有39項研究關于KIF23在正常乳腺組織和癌組織中的表達。KIF23基因在乳腺癌所有差異表達基因中的排名中位數為900.0（P=0.037），表明KIF23在乳腺癌中高表達（圖2）。在22項KIF23高表達（差異倍數＞2，P＜0.01）的研究中，以其中差異倍數＞6的研究為例，表達量差異較大（圖3）。此外，在39項研究中有23項研究涉及KIF23在浸潤性乳腺癌中的表達，KIF23基因在所有差異表達基因中的中位數值為1 501.0（P＜0.05），表明KIF23在正常組織和浸潤性乳腺癌中的表達差異有統計學意義。39項乳腺癌研究中，涉及非浸潤性癌的研究有4項，排名中位數為1 768.5（P=0.003）。GCBI數據庫中KIF23在正常乳腺組織中平均表達值是90.89，癌組織是587.27，證實KIF23在乳腺癌中高表達。

Fig.1 Expressions of KIF23 in a variety of tumor and normal tissues in GCBI圖1 GCBI數據庫中KIF23在正常組織和癌中的表達

Fig.2 Expressions of KIF23 in breast cancer in the Oncomine database圖2 KIF23在Oncomine數據庫中乳腺癌中的表達

2.3 乳腺癌患者KIF23的表達水平與預后的關系 Kaplan-Meier Plotter數據庫顯示，KIF23高表達組患者的生存預后較差。KIF23低表達組患者的RFS、OS、DMFS、PPS均顯著優于高表達組（圖4）。ER（+）的乳腺癌患者中，KIF23的高表達水平均與RFS、OS、DMFS和PPS預后差有關，而ER（-）、PR（+/-）、HER-2（+/-）的乳腺癌患者中，KIF23與RFS、OS、DMFS和PPS這4種預后指標未顯示明確一致結論。

Fig.3 Expression of KIF23 in breast cancer in the Oncomine database（Fold change＞6）圖3 Oncomine數據庫中KIF23在乳腺癌中表達顯著增高的研究（差異倍數＞6）

Fig.4 Relationship between the expression of KIF23 and the prognosis of the breast cancer圖4 乳腺癌中KIF23的表達水平與生存預后之間的關系

3 討論

KIFs是長度為80 nm的桿狀蛋白質大分子，由頭部、頸部和尾部三部分組成。KIFs的頭部具有腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine-triphosphate，ATP）酶活性，是主要的催化中心；頸部是連接頭部與尾部的區域，該部位較柔韌且可伸屈，可以調節頭尾部的構象；尾部是由輕鏈和重鏈構成的扇形結構，可與膜性細胞器或貨物分子、酶蛋白等結合與釋放，實現轉運功能。另外，根據KIFs相對保守的馬達結構域在重鏈上的位置，可分為在C末端的C-驅動蛋白、在中間的M-驅動蛋白及在N末端的N-驅動蛋白［7］。1992年，Nislow 等［8］首次發現KIF23，其N末端區域含有驅動蛋白超家族的馬達結構，屬于N-驅動蛋白。后續研究顯示，KIF23參與細胞的增殖分化［9］，其異常表達可能參與腫瘤的發生。目前，已有KIF23在神經膠質瘤［10］、肝癌［11］、非小細胞肺癌［12］和惡性胸膜間皮瘤［13］等中的研究報道，也有KIF23在肺癌中的相關數據庫的分析資料［14］。研究顯示，KIF23在神經膠質瘤和肺癌組織中高表達，并且通過KIF23的小干擾RNA處理證實了其與腫瘤細胞的增殖分裂相關［10,12,14］。劉素絹等［11］研究發現，KIF23通過活化Akt信號通路發揮促肝癌細胞增殖和侵襲的作用。Kato等［13］通過敲低KIF23基因表達發現，KIF23能促進惡性胸膜間皮瘤細胞的生長、增殖，且使患者獲得較短的總體生存時間。Zou等［6］研究顯示，KIF23在乳腺癌中的表達受雌激素的嚴格調控，但KIF23的具體致乳腺癌機制尚不清楚。因此，鑒于KIF23在乳腺癌中的機制研究尚不明確，且樣本小、相關支持文獻可信度低等，筆者利用Oncomine數據庫、GCBI數據庫和Kaplan-Meier Plotter數據庫綜合分析其在乳腺癌中的表達及與患者生存預后的關系。

通過Oncomine數據庫發現，共有67項研究顯示KIF23在常見腫瘤和正常組織中表達差異有統計學意義，其中包括乳腺癌在內的64項研究中KIF23都處于高表達狀態，并且GCBI數據庫證實了KIF23在乳腺癌組織中呈高表達，KIF23基因在乳腺癌所有差異表達基因中的排名中位數差異有統計學意義，進一步分析發現，其在浸潤性乳腺癌和非浸潤性乳腺癌的差異基因排名亦有統計學意義。上述結果表明，KIF23以過表達的方式在乳腺癌中發揮作用，且可能與是否浸潤無關，但由于非浸潤性癌的研究僅4項，可信度較浸潤性乳腺癌低，故仍需要大量的研究驗證。Kaplan-Meier Plotter數據庫分析表明，KIF23高表達與患者的預后較差有關，猜測KIF23可能在乳腺癌中起促癌的作用。另外，ER是乳腺癌分子分型和治療參數的重要指標，在乳腺癌發生發展、個體化治療及預后評估方面都具有重要意義［15］，Zou等［6］研究發現，ER是影響KIF23在乳腺癌中表達的重要因素。本研究分析發現，低表達KIF23與ER+乳腺癌患者的良好預后有關，表明KIF23可能與ER相關，且兩者共同影響患者預后，但是相互促進還是拮抗作用尚不清楚。

綜上所述，通過數據庫綜合分析發現，KIF23在乳腺癌組織中高表達，且與患者的不良預后有關，可能作為促癌因素存在，另外ER（+）乳腺癌中KIF23高表達患者生存預后指標均較差，這可能為研究KIF23與乳腺癌形成的信號通路及乳腺癌的潛在治療靶點提供新思路和理論參考。