細胞分裂周期相關基因8 表達水平與腫瘤發展及預后關系的研究進展

張涵強 顧匯權 陳茜花 楊紹胤 陳 能 劉 嬙

1.海南醫學院第二臨床學院，海南海口 571199；2.海南醫學院藥學院，海南海口 571199；3.海南醫學院藥理學教研室，海南海口 571199

細胞分裂周期相關基因8（cell division cycle relat ed gene 8，CDCA8）作為一種細胞分裂周期相關基因，其表達蛋白borealin 作為染色體過客復合物（chromosomal passenger complex，CPC）成分在細胞周期中發揮重要調控作用，其功能異常與非整倍染色體產生及腫瘤的發生有關，具有癌基因的功能[1]。多項研究證明CDCA8 在多種惡性腫瘤中表達水平異常升高，并對癌細胞增殖周期、細胞功能、信號通路等產生影響[2]。研究還發現，CDCA8 在癌癥預后中有一定的指示作用[3]。預后研究是對疾病發生和發展及轉歸結局的預測，由于腫瘤的本質是基因疾病，發生具有復雜的分子基礎，多種因素通過復雜的相互作用影響腫瘤的預后結果，但CDCA8 與癌癥預后關系的作用機制尚未明晰，其準確性及應用價值仍存在爭議，現階段對CDCA8表達水平對癌癥預后影響的研究多數停留于生信預測。預測結果顯示，CDCA8 與TNM 系統分期和腫瘤分級、總生存期（overall survival，OS）、無復發生存期（disease free survival，DFS）等預后指標相關，且少數癌癥存在負性相關或無相關性[3]。現對CDCA8 表達水平對多種惡性腫瘤發展及預后影響的研究進展進行綜述，為進一步指導CDCA8 作為癌癥潛在治療及預后檢測靶點的研究探究方向。

1 CDCA8 及borealin 蛋白概述

CDCA8 基因定位于1P34.3，含有11 個外顯子和10 個內含子，全長跨越17 kb，cDNA 全長2 319 bp，編碼分子量32 kD 的蛋白質borealin[4]。borealin 作為染色體過客復合物成分參與調控細胞分裂，對精準控制細胞核正常分離和細胞正常分裂有重要意義[1]。borealin 表達水平受到啟動子活性的調控，過量表達的borealin 可促進細胞從G0期進入S 期，意味著CDCA8啟動子活性與細胞分化程度相關聯，且CDCA8 啟動子活性可能與細胞水平的啟動子活性一致[5-6]。CDCA8也是早期胚胎發育過程中一個重要調控基因，borealin 缺失對早期小鼠胚胎的發育是致死性的[6]。

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

2 CDCA8 異常表達與腫瘤進展

CDCA8 主要從以下3 個方面影響腫瘤進展：①borealin 作為染色體過客復合物組分蛋白，過表達可導致CPC 修復及調節功能紊亂，影響分裂周期中的G2/M 檢查點使細胞分裂異常，非整倍體形成，從而加速癌癥的發生與發展[8]。②CDCA8 高表達通過PI3K/AKT、mTOR、p53/Rb 等信號通路影響多種癌癥進展，CDCA8 可能作為PI3K、p53 等信號通路的共性調控因子促進腫瘤的發生進展，發揮腫瘤促癌基因的作用。③CDCA8 可通過影響趨化因子細胞通路、細胞因子-細胞因子受體相互作用免疫相關通路，以及多種免疫細胞的活化和免疫反應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，正性調控膀胱癌進展。Gao 等[9]通過TCGA、GSE7476 等多種數據庫分析得出膀胱癌組織中CDCA8 表達顯著高于正常膀胱組織，在膀胱癌細胞中敲低CDCA8 表達可顯著抑制癌細胞增殖，促進癌細胞調亡，且CDCA8 在膀胱癌中的高表達與抑癌基因TP53和RB1 的突變顯著相關。Bi 等[10]利用GSEA 分析，得出CDCA8 高表達可能通過調節膀胱癌患者的G2/M檢查點，有絲分裂紡錘體形成，未折疊蛋白反應，E2F、MYC、PI3K/AKT/mTOR 通路等方式，影響膀胱癌的發生及發展。

CDCA8 表達水平升高對于膀胱癌組織的鑒別有明顯指示意義，且影響膀胱癌進展及化療藥物敏感性。膀胱癌術后患者需常規應用蒽環類藥物吡柔比星灌注化療。但仍有10%～30%的化療患者在5 年內復發和轉移[11]；Pandey 等[12]發現TP53 突變會降低膀胱癌對蒽環類藥物治療的敏感性。高鑫等[13]發現CDCA8基因敲低5637 細胞與對照組相比半抑制濃度下降，吡柔比星對細胞的抑制率顯著增加，提示CDCA8 表達敲低可抑制膀胱癌細胞的增殖、遷移和侵襲，并使5637 細胞S 和G2/M 期生長停滯[9]。

2.2 CDCA8 與女性生殖系統腫瘤

李文學[14]通過TCGA 數據庫及GSEA 分析證實CDCA8 基因及其編碼蛋白在子宮內膜癌組織中高表達，且CDCA8 基因可能通過影響ERK/AKT、p53/Rb信號通路調控子宮內膜癌細胞周期，參與調控子宮內膜癌細胞生物學功能，促進腫瘤發生、進展。CDCA8基因高表達可促進子宮內膜癌進展，敲減CDCA8 基因可抑制子宮內膜癌細胞系Ishikawa 及KLE 的增殖、遷移、侵襲能力，促進子宮內膜癌細胞凋亡，并導致細胞周期G2/M 期阻滯，抑制子宮內膜癌進程。因此CDCA8 有望成為子宮內膜癌潛在治療靶點。

CDCA8 在卵巢癌組織中過表達可促進卵巢癌細胞的增殖、遷移和侵襲能力。MYB 原癌基因樣2 與CDCA8 在卵巢癌中的表達水平呈正相關，并通過TTK 調控細胞周期中紡錘體組裝檢查點SAC 信號通路促進漿液性卵巢癌的增殖、轉移及順鉑耐藥。研究發現，CDCA8 可能通過細胞周期、DNA 復制和同源重組途徑降低卵巢癌細胞對奧拉帕尼和順鉑的敏感性[15]。敲低CDCA8 基因會誘導G2/M 停滯，加速細胞凋亡，增加DNA 損傷和干擾體外RAD51 積累，增強卵巢癌細胞對奧拉帕尼和順鉑敏感性，因此靶向MYBL2/CDCA8/TTK 軸并聯合奧拉帕尼治療可能會使卵巢癌靶向治療取得實質性進展[15]。

2.3 CDCA8 與前列腺癌

研究發現CDCA8 是前列腺癌（prostatic carcinoma，PCa）的Hub 基因，其高表達與PCa 細胞耐藥性、腫瘤侵襲性及預后不良相關[16]。細胞周期和p53 信號通路的變化是PCa 的兩個主要特征，CDCA8 既正性作用于PCa 異常細胞周期，又通過調節PI3K/AKT磷酸化水平影響p53 信號通路[17]。通過對TCGA 數據庫和GETx 數據庫分析以及實驗驗證，PCa 組織中CDCA8 mRNA 表達水平明顯高于正常前列腺組織[18]；敲低CDCA8 可抑制PCa 細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 和增殖細胞核抗原PCNA 含量下降，癌細胞增殖的啟動與分裂進程均受到抑制，且沉默基因可下調PI3K/AKT 通路磷酸化水平，使周期蛋白依賴蛋白激酶抑制劑1 表達水平增高，進一步負向調控PCa 細胞分裂進程，使其停滯于G2/M 期[18]。

亦有研究證明，Zeste 同源增強體2（Zeste homologous enhancer 2，EZH2）表達上調與PCa 中CDCA8 及其他CPC 成分間存在顯著的正相關關系，EZH2 可以靶向CDCA8 介導細胞周期[19]。EZH2 可以通過抑制腫瘤抑制因子let-7b 激活CDCA8 的轉錄，EZH2 亦可直接激活轉錄或通過甲基化非依賴性的方式誘導細胞周期調節因子和PCa 癌基因E2F1（CDCA8 啟動子上游調控基因）轉錄，從而促進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明顯高于正常組織，且為肺腺癌所需的腫瘤細胞干性基因（SRGs），CDCA8 mRNA 在肺腺癌中表達上調，在肺腺癌進展中起正性促進作用，這與肺腺癌中CDCA8 DNA 拷貝數增加和has-miR-140-3p 下調有關，miR-140-3p 過表達可抑制肺腺癌細胞A549 侵襲轉移，而CDCA8過表達可逆轉miR-140-3p 對肺腺癌細胞A549 侵襲力的抑制作用，其機制可能是通過細胞周期通路、DNA 復制信號及剪接體參與肺腺癌細胞的生長及侵襲[2，20]。Hayama 等[21]用親和純化的抗CDCA8 和 抗AURKB 多克隆抗體進行免疫組織化學分析，發現兩種標志物染色強的患者腫瘤特異性生存期最短，且與腫瘤大小、淋巴結轉移不良顯著相關。生物信息學研究表明，與非肺癌組織比較，鱗狀細胞LC 組織中的CDCA8 表達水平亦高于正常肺組織[22]。

2.5 CDCA8 與肝細胞癌

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

CDCA8 在HCC 中可能通過與蛋白質、染色體及DNA 結合，影響ATP 依賴的微管正向運動活性和DNA解旋酶活性等相關機制，參與影響細胞分裂周期、減數分裂、同源重組等過程影響HCC 進程[23]。CDCA8 過表達可激活E2F 靶標、G2/M 檢查點、未折疊蛋白質反應、ErbB、MAPK、p53 和TGF-β 信號通路、PI3K AKT mTOR 信號通路和DNA 修復等參與癌細胞增殖[26]。同時激活致癌AKT/β-連環蛋白信號通路傳導增強了HCC 腫瘤微環境中腫瘤干細胞干性[24]。CDCA8 過表達增加了細胞單克隆的形成，沉默CDCA8 可抑制肝癌裸鼠移植瘤生長[27]。靶向CDCA8 還有效抑制了小鼠異種移植模型中的腫瘤生長。多激酶抑制劑索拉非尼通過阻斷HCC 發展關鍵功能通路RAF/MEK/ERK抑制腫瘤血管生成并誘導肝細胞凋亡，而HCC 中AKT 信號傳導的激活使索拉非尼獲得性耐藥，抑制CDCA8 會阻斷AKT/GSK3β/β-catenin 在親代HCC細胞中的信號傳導。靶向CDCA8 可能有助于克服HCC 對索拉非尼的耐藥性，并改善肝臟腫瘤干細胞的消除[24]。

3 CDCA8 與腫瘤預后價值判斷

目前已有許多腫瘤基因標志物如CA125、CD105、HIF1a、Cox2 等被作為惡性腫瘤的預后評估相關指標，隨著CDCA8 在癌癥進展各時期的作用研究不斷深入，基于生物信息學和臨床研究的結果提示，CDCA8 在對多種腫瘤的預后評估中也存在重要意義。

3.1 CDCA8 異常表達影響不良生存期

CDCA8 表達被證實與許多腫瘤的總生存率和不良預后有關。Kaplan-Meier 生存分析證實CDCA8 的高表達水平與乳腺癌、甲狀腺癌、HCC 較差的無復發生存期顯著相關[23，28-29]；CDCA8 高表達與乳腺癌較差的遠距離無轉移生存期顯著相關[30]；CDCA8 高轉錄水平與胃腺癌、神經膠質瘤、膀胱癌、PCa、HCC、肺腺癌等患者的OS 及DFS 關系密切，其高表達是DFS 獨立的預后危險因素[10，23，31-33]；核轉錄因子Y 亞基α 高表達與HCC 患者較短的OS 相關，Kaplan-Meier 生存分析證明CDCA8 結合核轉錄因子Y 亞基α 水平是預測HCC 患者預后水平的有利因素[25]；CDCA8 過表達的肺腺癌LC 患者與較低的進展后生存率顯著相關[22]。

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

3.2 CDCA8 高表達影響病理分期及腫瘤分級

CDCA8 水平高表達與大多數腫瘤的病理分期與分級呈明顯正相關。研究發現，CDCA8 的高表達不僅影響子宮內膜癌病理分期及腫瘤分級，且與不良臨床病理特征及患者預后顯著相關[14]。CDCA8 高表達與膀胱癌TNM 分期和腫瘤分級及進展相關[9]；高表達組與膀胱癌患者的年齡、性別、疾病進展、T 分期、N 分期及分級存在顯著相關性[10]。CDCA8 表達水平升高與HCC臨床分期、組織學分級、組織學類型及患者不良TNM分期和腫瘤大小呈顯著正相關[27，34]。基于TCGA 數據及Oncomine 數據庫探究CDCA8 與HCC 臨床病理特征的關系，發現CDCA8 隨著病理分級和臨床Ⅰ～Ⅱ期的進展表達量逐漸上升；且研究確證CDCA8 是HCC不良預后的高風險因素，CDCA8 mRNA 水平可排除臨床信息的干擾，單獨作為HCC 患者的獨立預后因子[35]。CDCA8 在PCa 細胞系中顯著上調表達水平與PCa tPSA、Gleason 評分、T 分期和切緣情況呈正相關[18，34]。

CDCA8 過表達對多數癌癥的不良預后水平和腫瘤進展分期呈現正性作用，但在少數腫瘤中存在負性關系。CDCA8 表達水平與乳腺癌組織及癌旁組織的組織學分級、TNM 分期、病理分型無明顯相關性[36]。在HCC 的TNM 分期中，CDCA8 僅在不同T 分期中表達差異明顯，而與N、M 分期無關[28]。

進一步研究CDCA8 對癌癥發生、發展及預后的可能作用機制，是明悉其表達水平高低在各種癌癥中具體作用的前提，進而為探究CDCA8 成為臨床治療靶點及預后預測指標的建立可行性。

4 小結

CDCA8 高表達與多種腫瘤的惡性程度和不良預后關系密切，但其影響每種腫瘤預后水平的機制尚未完全明確，且存在在不同癌組織中調控性相反的個例。因此進一步研究CDCA8 在各種腫瘤進展及預后中的生物學功能，通過實驗驗證進一步完善生物信息學的預測結果，通過多組學聯合探究CDCA8 在不同惡性腫瘤中的分子機制，并找到對應的治療方法，使CDCA8 成為多種腫瘤早期診斷指標、潛在的治療靶點和預后的標志物成為可能。這對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用前景。