细胞分裂周期相关基因8 表达水平与肿瘤发展及预后关系的研究进展

张涵强 顾汇权 陈茜花 杨绍胤 陈 能 刘 嫱

1.海南医学院第二临床学院，海南海口 571199；2.海南医学院药学院，海南海口 571199；3.海南医学院药理学教研室，海南海口 571199

细胞分裂周期相关基因8（cell division cycle relat ed gene 8，CDCA8）作为一种细胞分裂周期相关基因，其表达蛋白borealin 作为染色体过客复合物（chromosomal passenger complex，CPC）成分在细胞周期中发挥重要调控作用，其功能异常与非整倍染色体产生及肿瘤的发生有关，具有癌基因的功能[1]。多项研究证明CDCA8 在多种恶性肿瘤中表达水平异常升高，并对癌细胞增殖周期、细胞功能、信号通路等产生影响[2]。研究还发现，CDCA8 在癌症预后中有一定的指示作用[3]。预后研究是对疾病发生和发展及转归结局的预测，由于肿瘤的本质是基因疾病，发生具有复杂的分子基础，多种因素通过复杂的相互作用影响肿瘤的预后结果，但CDCA8 与癌症预后关系的作用机制尚未明晰，其准确性及应用价值仍存在争议，现阶段对CDCA8表达水平对癌症预后影响的研究多数停留于生信预测。预测结果显示，CDCA8 与TNM 系统分期和肿瘤分级、总生存期（overall survival，OS）、无复发生存期（disease free survival，DFS）等预后指标相关，且少数癌症存在负性相关或无相关性[3]。现对CDCA8 表达水平对多种恶性肿瘤发展及预后影响的研究进展进行综述，为进一步指导CDCA8 作为癌症潜在治疗及预后检测靶点的研究探究方向。

1 CDCA8 及borealin 蛋白概述

CDCA8 基因定位于1P34.3，含有11 个外显子和10 个内含子，全长跨越17 kb，cDNA 全长2 319 bp，编码分子量32 kD 的蛋白质borealin[4]。borealin 作为染色体过客复合物成分参与调控细胞分裂，对精准控制细胞核正常分离和细胞正常分裂有重要意义[1]。borealin 表达水平受到启动子活性的调控，过量表达的borealin 可促进细胞从G0期进入S 期，意味着CDCA8启动子活性与细胞分化程度相关联，且CDCA8 启动子活性可能与细胞水平的启动子活性一致[5-6]。CDCA8也是早期胚胎发育过程中一个重要调控基因，borealin 缺失对早期小鼠胚胎的发育是致死性的[6]。

CDCA8 不仅在哺乳动物有丝分裂中起重要作用，而且是卵母细胞减数分裂中不可或缺的因素，borealin 在第一次减数分裂中期和后期定位在纺锤体两极，端裂期定位于中体，在第二次减数分裂中期回归纺锤体两极。borealin 的破坏会导致纺锤体组件严重缺失，致使染色体分离缺陷，这可能与高龄女性卵母细胞染色体异常相关[7]。

2 CDCA8 异常表达与肿瘤进展

CDCA8 主要从以下3 个方面影响肿瘤进展：①borealin 作为染色体过客复合物组分蛋白，过表达可导致CPC 修复及调节功能紊乱，影响分裂周期中的G2/M 检查点使细胞分裂异常，非整倍体形成，从而加速癌症的发生与发展[8]。②CDCA8 高表达通过PI3K/AKT、mTOR、p53/Rb 等信号通路影响多种癌症进展，CDCA8 可能作为PI3K、p53 等信号通路的共性调控因子促进肿瘤的发生进展，发挥肿瘤促癌基因的作用。③CDCA8 可通过影响趋化因子细胞通路、细胞因子-细胞因子受体相互作用免疫相关通路，以及多种免疫细胞的活化和免疫反应的激活影响多种肿瘤免疫过程[3]。

2.1 CDCA8 与膀胱癌

CDCA8 可能作为膀胱癌促癌基因与抑癌基因起拮抗作用，正性调控膀胱癌进展。Gao 等[9]通过TCGA、GSE7476 等多种数据库分析得出膀胱癌组织中CDCA8 表达显著高于正常膀胱组织，在膀胱癌细胞中敲低CDCA8 表达可显著抑制癌细胞增殖，促进癌细胞调亡，且CDCA8 在膀胱癌中的高表达与抑癌基因TP53和RB1 的突变显著相关。Bi 等[10]利用GSEA 分析，得出CDCA8 高表达可能通过调节膀胱癌患者的G2/M检查点，有丝分裂纺锤体形成，未折叠蛋白反应，E2F、MYC、PI3K/AKT/mTOR 通路等方式，影响膀胱癌的发生及发展。

CDCA8 表达水平升高对于膀胱癌组织的鉴别有明显指示意义，且影响膀胱癌进展及化疗药物敏感性。膀胱癌术后患者需常规应用蒽环类药物吡柔比星灌注化疗。但仍有10%～30%的化疗患者在5 年内复发和转移[11]；Pandey 等[12]发现TP53 突变会降低膀胱癌对蒽环类药物治疗的敏感性。高鑫等[13]发现CDCA8基因敲低5637 细胞与对照组相比半抑制浓度下降，吡柔比星对细胞的抑制率显著增加，提示CDCA8 表达敲低可抑制膀胱癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并使5637 细胞S 和G2/M 期生长停滞[9]。

2.2 CDCA8 与女性生殖系统肿瘤

李文学[14]通过TCGA 数据库及GSEA 分析证实CDCA8 基因及其编码蛋白在子宫内膜癌组织中高表达，且CDCA8 基因可能通过影响ERK/AKT、p53/Rb信号通路调控子宫内膜癌细胞周期，参与调控子宫内膜癌细胞生物学功能，促进肿瘤发生、进展。CDCA8基因高表达可促进子宫内膜癌进展，敲减CDCA8 基因可抑制子宫内膜癌细胞系Ishikawa 及KLE 的增殖、迁移、侵袭能力，促进子宫内膜癌细胞凋亡，并导致细胞周期G2/M 期阻滞，抑制子宫内膜癌进程。因此CDCA8 有望成为子宫内膜癌潜在治疗靶点。

CDCA8 在卵巢癌组织中过表达可促进卵巢癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。MYB 原癌基因样2 与CDCA8 在卵巢癌中的表达水平呈正相关，并通过TTK 调控细胞周期中纺锤体组装检查点SAC 信号通路促进浆液性卵巢癌的增殖、转移及顺铂耐药。研究发现，CDCA8 可能通过细胞周期、DNA 复制和同源重组途径降低卵巢癌细胞对奥拉帕尼和顺铂的敏感性[15]。敲低CDCA8 基因会诱导G2/M 停滞，加速细胞凋亡，增加DNA 损伤和干扰体外RAD51 积累，增强卵巢癌细胞对奥拉帕尼和顺铂敏感性，因此靶向MYBL2/CDCA8/TTK 轴并联合奥拉帕尼治疗可能会使卵巢癌靶向治疗取得实质性进展[15]。

2.3 CDCA8 与前列腺癌

研究发现CDCA8 是前列腺癌（prostatic carcinoma，PCa）的Hub 基因，其高表达与PCa 细胞耐药性、肿瘤侵袭性及预后不良相关[16]。细胞周期和p53 信号通路的变化是PCa 的两个主要特征，CDCA8 既正性作用于PCa 异常细胞周期，又通过调节PI3K/AKT磷酸化水平影响p53 信号通路[17]。通过对TCGA 数据库和GETx 数据库分析以及实验验证，PCa 组织中CDCA8 mRNA 表达水平明显高于正常前列腺组织[18]；敲低CDCA8 可抑制PCa 细胞迁移且降低其耐药性及肿瘤侵袭性[19]；沉默CDCA8 后，肿瘤增殖抗原Ki-67 和增殖细胞核抗原PCNA 含量下降，癌细胞增殖的启动与分裂进程均受到抑制，且沉默基因可下调PI3K/AKT 通路磷酸化水平，使周期蛋白依赖蛋白激酶抑制剂1 表达水平增高，进一步负向调控PCa 细胞分裂进程，使其停滞于G2/M 期[18]。

亦有研究证明，Zeste 同源增强体2（Zeste homologous enhancer 2，EZH2）表达上调与PCa 中CDCA8 及其他CPC 成分间存在显著的正相关关系，EZH2 可以靶向CDCA8 介导细胞周期[19]。EZH2 可以通过抑制肿瘤抑制因子let-7b 激活CDCA8 的转录，EZH2 亦可直接激活转录或通过甲基化非依赖性的方式诱导细胞周期调节因子和PCa 癌基因E2F1（CDCA8 启动子上游调控基因）转录，从而促进PCa 中CDCA8 及CPC 的激活[19]。

2.4 CDCA8 与肺腺癌

CDCA8 在肺腺癌组织中的表达明显高于正常组织，且为肺腺癌所需的肿瘤细胞干性基因（SRGs），CDCA8 mRNA 在肺腺癌中表达上调，在肺腺癌进展中起正性促进作用，这与肺腺癌中CDCA8 DNA 拷贝数增加和has-miR-140-3p 下调有关，miR-140-3p 过表达可抑制肺腺癌细胞A549 侵袭转移，而CDCA8过表达可逆转miR-140-3p 对肺腺癌细胞A549 侵袭力的抑制作用，其机制可能是通过细胞周期通路、DNA 复制信号及剪接体参与肺腺癌细胞的生长及侵袭[2，20]。Hayama 等[21]用亲和纯化的抗CDCA8 和 抗AURKB 多克隆抗体进行免疫组织化学分析，发现两种标志物染色强的患者肿瘤特异性生存期最短，且与肿瘤大小、淋巴结转移不良显著相关。生物信息学研究表明，与非肺癌组织比较，鳞状细胞LC 组织中的CDCA8 表达水平亦高于正常肺组织[22]。

2.5 CDCA8 与肝细胞癌

CDCA8 在肝细胞癌（hepatic cell carcinoma，HCC）LM3 细胞核、细胞质中的表达均明显高于正常组织，并随癌症进展其表达水平不断提高[23]。CDCA8 上调减弱了肿瘤抑制因子ATF3 和GADD34 的促凋亡作用，增强了增殖细胞核抗原PCNA 从而促进HCC增殖性、克隆原性和迁移能力[24]。CDCA8 通过MEK/ERK 途径增强HCC 生长和侵袭性。CDCA8 水平与甲胎蛋白水平（P=0.003）、肿瘤数（P=0.007）和血管浸润（P=0.045）呈显著正相关[25]。

CDCA8 在HCC 中可能通过与蛋白质、染色体及DNA 结合，影响ATP 依赖的微管正向运动活性和DNA解旋酶活性等相关机制，参与影响细胞分裂周期、减数分裂、同源重组等过程影响HCC 进程[23]。CDCA8 过表达可激活E2F 靶标、G2/M 检查点、未折叠蛋白质反应、ErbB、MAPK、p53 和TGF-β 信号通路、PI3K AKT mTOR 信号通路和DNA 修复等参与癌细胞增殖[26]。同时激活致癌AKT/β-连环蛋白信号通路传导增强了HCC 肿瘤微环境中肿瘤干细胞干性[24]。CDCA8 过表达增加了细胞单克隆的形成，沉默CDCA8 可抑制肝癌裸鼠移植瘤生长[27]。靶向CDCA8 还有效抑制了小鼠异种移植模型中的肿瘤生长。多激酶抑制剂索拉非尼通过阻断HCC 发展关键功能通路RAF/MEK/ERK抑制肿瘤血管生成并诱导肝细胞凋亡，而HCC 中AKT 信号传导的激活使索拉非尼获得性耐药，抑制CDCA8 会阻断AKT/GSK3β/β-catenin 在亲代HCC细胞中的信号传导。靶向CDCA8 可能有助于克服HCC 对索拉非尼的耐药性，并改善肝脏肿瘤干细胞的消除[24]。

3 CDCA8 与肿瘤预后价值判断

目前已有许多肿瘤基因标志物如CA125、CD105、HIF1a、Cox2 等被作为恶性肿瘤的预后评估相关指标，随着CDCA8 在癌症进展各时期的作用研究不断深入，基于生物信息学和临床研究的结果提示，CDCA8 在对多种肿瘤的预后评估中也存在重要意义。

3.1 CDCA8 异常表达影响不良生存期

CDCA8 表达被证实与许多肿瘤的总生存率和不良预后有关。Kaplan-Meier 生存分析证实CDCA8 的高表达水平与乳腺癌、甲状腺癌、HCC 较差的无复发生存期显著相关[23，28-29]；CDCA8 高表达与乳腺癌较差的远距离无转移生存期显著相关[30]；CDCA8 高转录水平与胃腺癌、神经胶质瘤、膀胱癌、PCa、HCC、肺腺癌等患者的OS 及DFS 关系密切，其高表达是DFS 独立的预后危险因素[10，23，31-33]；核转录因子Y 亚基α 高表达与HCC 患者较短的OS 相关，Kaplan-Meier 生存分析证明CDCA8 结合核转录因子Y 亚基α 水平是预测HCC 患者预后水平的有利因素[25]；CDCA8 过表达的肺腺癌LC 患者与较低的进展后生存率显著相关[22]。

但并非所有的肿瘤CDCA8 高表达水平一定与不良生存期呈正相关。在胸腺癌中，CDCA8 低表达与其不良预后显著相关，且CDCA8 表达水平与胸腺癌的肿瘤突变负荷及巨噬细胞浸润水平呈显著负相关[3]。提示CDCA8 也可能作为抑癌基因在胸腺癌进展中起作用。

3.2 CDCA8 高表达影响病理分期及肿瘤分级

CDCA8 水平高表达与大多数肿瘤的病理分期与分级呈明显正相关。研究发现，CDCA8 的高表达不仅影响子宫内膜癌病理分期及肿瘤分级，且与不良临床病理特征及患者预后显著相关[14]。CDCA8 高表达与膀胱癌TNM 分期和肿瘤分级及进展相关[9]；高表达组与膀胱癌患者的年龄、性别、疾病进展、T 分期、N 分期及分级存在显著相关性[10]。CDCA8 表达水平升高与HCC临床分期、组织学分级、组织学类型及患者不良TNM分期和肿瘤大小呈显著正相关[27，34]。基于TCGA 数据及Oncomine 数据库探究CDCA8 与HCC 临床病理特征的关系，发现CDCA8 随着病理分级和临床Ⅰ～Ⅱ期的进展表达量逐渐上升；且研究确证CDCA8 是HCC不良预后的高风险因素，CDCA8 mRNA 水平可排除临床信息的干扰，单独作为HCC 患者的独立预后因子[35]。CDCA8 在PCa 细胞系中显著上调表达水平与PCa tPSA、Gleason 评分、T 分期和切缘情况呈正相关[18，34]。

CDCA8 过表达对多数癌症的不良预后水平和肿瘤进展分期呈现正性作用，但在少数肿瘤中存在负性关系。CDCA8 表达水平与乳腺癌组织及癌旁组织的组织学分级、TNM 分期、病理分型无明显相关性[36]。在HCC 的TNM 分期中，CDCA8 仅在不同T 分期中表达差异明显，而与N、M 分期无关[28]。

进一步研究CDCA8 对癌症发生、发展及预后的可能作用机制，是明悉其表达水平高低在各种癌症中具体作用的前提，进而为探究CDCA8 成为临床治疗靶点及预后预测指标的建立可行性。

4 小结

CDCA8 高表达与多种肿瘤的恶性程度和不良预后关系密切，但其影响每种肿瘤预后水平的机制尚未完全明确，且存在在不同癌组织中调控性相反的个例。因此进一步研究CDCA8 在各种肿瘤进展及预后中的生物学功能，通过实验验证进一步完善生物信息学的预测结果，通过多组学联合探究CDCA8 在不同恶性肿瘤中的分子机制，并找到对应的治疗方法，使CDCA8 成为多种肿瘤早期诊断指标、潜在的治疗靶点和预后的标志物成为可能。这对临床肿瘤检查和治疗有十分重要的意义，有着良好的探究和应用前景。