鮑江波 葛郡 孔子昂

(佳木斯市中心醫(yī)院腎內(nèi)科,黑龍江 佳木斯 154002)

腎癌是全球范圍內(nèi)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(fā)病的5%和3%〔1〕。根據(jù)2020年全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,腎癌的發(fā)病例數(shù)和死亡例數(shù)分別為431 288例和179 368例〔2〕。腎細(xì)胞癌(RCC)是來(lái)源于腎小管上皮細(xì)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(rèn)為其是最致命的泌尿生殖系統(tǒng)惡性腫瘤,死亡率可達(dá)30%～40%〔3〕。RCC是一種異質(zhì)性腫瘤,按組織學(xué)、形態(tài)學(xué)、分子遺傳學(xué)特征可將其分為不同的亞型,其中透明細(xì)胞癌(ccRCC)、乳頭狀細(xì)胞癌(PRCC)和嫌色細(xì)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(fā)現(xiàn),與腎乳頭狀細(xì)胞癌(KIRP)和嫌色性腎細(xì)胞癌相比,ccRCC具有高生長(zhǎng)模式和容易向肝、肺、骨、淋巴結(jié)(可高達(dá)15%)轉(zhuǎn)移的特性,因此其在所有RCC中預(yù)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(gè)成員〔5〕。結(jié)構(gòu)上AURK家族成員具有高度同源性,它們都包含一個(gè)氨基(N)端結(jié)構(gòu)域、一個(gè)蛋白激酶結(jié)構(gòu)域和一個(gè)高度保守的羧基(C)端結(jié)構(gòu)域〔6〕。AURK家族在細(xì)胞分裂的調(diào)控中發(fā)揮重要作用,主要參與有絲分裂、微管紡錘體組裝和胞質(zhì)分裂等過程〔7〕。AURK家族成員因其在細(xì)胞周期調(diào)控中具有一定的功能而在腫瘤中發(fā)揮重要作用,如可促使染色體分離失敗而導(dǎo)致遺傳不穩(wěn)定性和多倍體的形成,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生〔8〕。在腫瘤中AURK家族過表達(dá)或擴(kuò)增是一種常見的現(xiàn)象。如在乳腺癌中,AURKA過表達(dá)與細(xì)胞增殖指數(shù)(Ki)67表達(dá)增加和細(xì)胞增殖率增強(qiáng)表型相關(guān),而AURKB過表達(dá)與Ki67高表達(dá)和高組織學(xué)分級(jí)等相關(guān)〔4〕。AURKC過表達(dá)被發(fā)現(xiàn)與結(jié)腸直腸癌的高腫瘤分級(jí)和增大的腫瘤體積相關(guān)〔9〕。臨床前數(shù)據(jù)表明,AURK家族可在化療耐藥機(jī)制中發(fā)揮一定作用〔10〕。此外,在過去的十年里,AURK家族已經(jīng)成為癌癥精確治療的潛在靶點(diǎn),一些AURK抑制劑已被陸續(xù)開發(fā)出來(lái),并在一些腫瘤類型中得到了良好的療效測(cè)試〔7〕。本實(shí)驗(yàn)利用生物信息學(xué)手段研究AURKA在ccRCC患者組織中的表達(dá)情況,以明確其在ccRCC臨床診斷中的價(jià)值及意義。

1 材料與方法

1.1臨床資料來(lái)源及分組 聯(lián)合應(yīng)用癌基因組圖譜(TCGA,https://cancergenome.nih.gov)和UALCAN (http://ualcan.path.uab.edu/)開放數(shù)據(jù)庫(kù)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(dá)數(shù)據(jù)集,并從中提取AURKA mRNA表達(dá)資料。根據(jù)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(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤亞型)將ccRCC組患者進(jìn)一步分組。

1.2mRNA定量分析 應(yīng)用每千個(gè)堿基的轉(zhuǎn)錄每百萬(wàn)映射讀取的轉(zhuǎn)錄本(TPM)對(duì)AURKA mRNA進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定量,計(jì)算 TPM 的方法:①將讀數(shù)除以每個(gè)基因的長(zhǎng)度(以千堿基為單位),得到每千堿基讀數(shù)(RPK)。②計(jì)算樣本中所有RPK值,然后將其除以1 000 000,得到“每百萬(wàn)”縮放因子。③用RPK值除以“每百萬(wàn)”縮放因子,便得到TPM值。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS20.0軟件,由于總體方差不齊,故采用秩和檢驗(yàn)。由于數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布,故表達(dá)量用最小值、下四分位數(shù)(P25)、中位數(shù)(P50)、上四分位數(shù)(P75)、最大值表示。

2 結(jié) 果

2.1AURKA 在正常人群和ccRCC患者中的表達(dá) ccRCC組腎組織的AURKA mRNA表達(dá)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(dá) ccRCC組除81～100歲年齡段和亞裔人外,其他各亞組的AURKA mRNA表達(dá)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(dá)量無(wú)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(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤亞型ccRCC患者的表達(dá)

2.3AURKA在不同腫瘤分期、腫瘤分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和腫瘤亞型ccRCC患者中的表達(dá) ccRCC組除了腫瘤分級(jí)1級(jí)外,其他各亞組的AURKA mRNA表達(dá)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(dá)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(jí)2、3和4級(jí)顯著高于1級(jí),3和4級(jí)顯著高于2級(jí),4級(jí)顯著高于3級(jí)(均P<0.01)。在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移亞組中,N1 AURKA mRNA表達(dá)量顯著高于N0(P<0.05)。在腫瘤亞型亞組中,ccB型mRNA表達(dá)量顯著高于ccA型(P<0.01)。見表1。

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

圖1 AURKA不同表達(dá)水平ccRCC患者總生存期

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

圖2 不同性別、人種、腫瘤分級(jí)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(diào)節(jié)中心體的成熟、有絲分裂的進(jìn)入、雙極紡錘體的形成和胞質(zhì)分裂等功能。在DNA復(fù)制期(S)期,AURKA開始在中心體積累,在DNA復(fù)制前(G2)期其表達(dá)可達(dá)到高峰〔11〕。由于AURKA支持中心體的成熟過程,因此其對(duì)微管成核形成有絲分裂紡錘體至關(guān)重要〔12〕。此外,在G2期間,AURKA可與另外一個(gè)有絲分裂關(guān)鍵激酶-保羅樣蛋白激酶(PLK)1顯著關(guān)聯(lián),PLK1可促進(jìn)AURKA向中心體的招募,最終導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)入有絲分裂〔13～16〕。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),AURKA在人類腫瘤中可發(fā)揮致癌基因的作用,它除了可以促進(jìn)腫瘤增殖外、還在調(diào)節(jié)腫瘤端粒酶活性、重編程腫瘤能量代謝、增強(qiáng)腫瘤免疫逃逸、抵抗腫瘤細(xì)胞凋亡、參與腫瘤上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)和轉(zhuǎn)移等過程中發(fā)揮重要作用〔17,18〕。端粒酶再活化是腫瘤永生化的關(guān)鍵步驟。Yang等〔19〕研究發(fā)現(xiàn),異位表達(dá)AURKA可誘導(dǎo)人卵巢癌和乳腺癌上皮細(xì)胞的端粒酶活性,此外AURKA還可刺激人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)的啟動(dòng)子活性。葡萄糖代謝重編程是惡性腫瘤細(xì)胞的一個(gè)全新標(biāo)志,在p53缺陷的腫瘤細(xì)胞中,AURKA可通過磷酸化乳酸脫氫酶(LDH)B而導(dǎo)致乳酸和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)生成增加,進(jìn)而經(jīng)過增強(qiáng)糖酵解來(lái)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖〔20〕。腫瘤細(xì)胞通過招募炎癥細(xì)胞來(lái)發(fā)揮免疫抑制作用,這些細(xì)胞包括髓系來(lái)源的抑制細(xì)胞(MDSCs)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs),其具有抑制細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞(CTL)的作用〔21〕。Yin等〔22〕研究報(bào)道,抑制AURKA可選擇性地誘導(dǎo)腫瘤細(xì)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(cè)到磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(p-STAT)3的表達(dá)被抑制,表明阿利塞替可通過阻斷AURKA/STAT3通路來(lái)阻止MDSCs的免疫抑制功能〔22〕。腫瘤的發(fā)生機(jī)制之一是細(xì)胞凋亡不足,因此誘導(dǎo)凋亡是放、化療藥物殺死腫瘤細(xì)胞的主要機(jī)制之一。研究證實(shí),AURKA的甲基化可通過蛋白酶體的降解來(lái)降低P53的穩(wěn)定性,進(jìn)而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞增殖和抑制腫瘤細(xì)胞凋亡〔23〕。在胃癌中應(yīng)用阿利塞替可特異性抑制AURKA誘導(dǎo)的鈣蛋白酶介導(dǎo)的B淋巴細(xì)胞瘤-2相關(guān)X蛋白(BAX)的裂解,從而促進(jìn)細(xì)胞凋亡〔23〕。腫瘤轉(zhuǎn)移是其主要的惡性表型之一,而EMT是實(shí)體腫瘤轉(zhuǎn)移的初始階段。AURKA過表達(dá)有助于增加EMT相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Snail1和Slug的表達(dá)及下調(diào)上皮標(biāo)記物E-鈣黏蛋白(E-cadherin)的表達(dá),表明AURKA可誘導(dǎo)EMT過程〔24〕。此外,AURKA也被證實(shí)可通過磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)途徑促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移〔25〕。

本研究發(fā)現(xiàn),在ccRCC患者組織中可檢測(cè)到AURKA表達(dá)上調(diào),且AURKA的高表達(dá)與患者的人種有關(guān),表現(xiàn)為白種和非裔患者顯著上調(diào),而亞裔患者無(wú)改變。之前有研究顯示,ccRCC主要發(fā)生在歐洲和北美的人群中,而亞洲地區(qū)的發(fā)病率則較低〔2〕。結(jié)合本研究結(jié)果,提示亞洲地區(qū)ccRCC的發(fā)病率低可能與亞裔患者AURKA表達(dá)水平較低有關(guān)。本研究還表明,AURKA的高表達(dá)還與ccRCC患者的臨床高腫瘤分期、高腫瘤分級(jí)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和低生存率等不良預(yù)后有關(guān),與本研究結(jié)果一致,已發(fā)現(xiàn)AURKA在包括肺癌、結(jié)腸直腸癌、乳腺癌等多種腫瘤中均存在基因擴(kuò)增〔18〕,且其高表達(dá)與患者淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、腫瘤體積增大和復(fù)發(fā)等不良預(yù)后顯著相關(guān)〔26〕。ccA和ccB是基于差異基因表達(dá)模式發(fā)現(xiàn)的ccRCC兩種亞型,它們具有不同的生物學(xué)特征〔27〕。在回顧性隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn),與ccB腫瘤相比,ccA腫瘤與更好的生存率相關(guān)〔27〕。

綜上,URKA在ccRCC患者組織中表達(dá)上調(diào),且其高表達(dá)與患者的人種、腫瘤亞型和不良預(yù)后有關(guān),因此URKA可作為ccRCC候選腫瘤標(biāo)記物和藥物靶點(diǎn)應(yīng)用于臨床。