基于TCGA和GEPIA数据库分析CENPK基因在前列腺癌中的表达及临床意义
时间：2023-03-23 17:30:05 来源：千叶帆 本文已影响人
陆 璐，谢光宇，冯耀宁，谢正飞，丁启健，谢智彬△
1.桂林医学院临床医学院，广西桂林 541004；
2.广西医科大学第五附属医院泌尿外科，广西南宁 530021
前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤，也是男性癌症致死的主要原因[1]。我国前列腺癌发病率虽低于欧美国家，但近些年其在我国的发病率呈现急剧上升趋势[2-3]。前列腺癌早期症状不明显，大多数患者就诊时已达中晚期而错过最佳治疗时机[4]。目前，前列腺特异性抗原(PSA)是筛查前列腺癌使用最广泛的生物标志物，但是由于其灵敏度和特异度有限[5-7]，临床急需新的前列腺癌诊断和预后判断的分子靶点。着丝粒蛋白K基因(CENPK基因)是着丝粒蛋白家族成员之一，其主要在细胞分裂时募集到着丝粒上，参与着丝粒的组装、有丝分裂及染色体的分离等过程[8-9]。相关研究显示，CENPK基因在结直肠癌、肺癌、肝癌、卵巢癌等多种癌症中均呈高表达[8-9]，但目前鲜有关于CENPK基因在前列腺癌患者中的研究报道。故本研究通过癌症基因组图谱(TCGA)和基因表达谱数据交互分析(GEPIA)数据库分析CENPK基因表达与前列腺癌临床病理特征及预后的关系，以期寻找新的前列腺癌诊断及判断预后的分子靶点。
1.1临床资料获取 从TCGA数据库(https：//portal.gdc.cancer.gov/)获得498例前列腺癌患者的mRNA表达水平及临床信息，其中52例患者有癌组织与配对的癌旁组织。前列腺癌患者相关临床信息包括年龄、PSA值、gleason评分、是否复发、生存时间、临床分期及TNM分期。498例前列腺癌患者确诊时年龄为41～78岁，临床分期：Ⅰ期177例，Ⅱ期174例，Ⅲ期53例，Ⅳ期2例，未知92例。
1.2受试者工作特征(ROC)曲线分析诊断效能及生存分析 采用ROC曲线分析CENPK基因表达量诊断前列腺癌的灵敏度和特异度。同时，将前列腺癌患者CENPK基因表达量与其对应的临床预后信息相匹配。选择的病例诊断时间为2000—2013年，随访时间为23～5 024 d，以CENPK基因表达量的中位数为界将前列腺癌患者分为低表达组和高表达组，采用GEPIA数据库中“Survival Plots”模块分析前列腺癌患者CENPK基因表达与生存预后之间的关系。
1.3GSEA分析 先用GSEA软件获得与CENPK基因表达相关的基因，按照缺省加权富集统计方法进行基因集合富集分析，每个分析进行1 000次基因组排列，认为│NFS│>1.5，P<0.01，FDRq<0.03的通路是显著富集。
2.1CENPK基因在前列腺癌组织中的表达情况 498例前列腺癌患者的癌组织和癌旁组织中CENPK基因 mRNA表达水平分别为3.924 7±1.092 9、3.406 6±1.154 5，差异有统计学意义(t=3.235，P=0.001)。52例患者配对的前列腺癌组织和癌旁组织中CENPK基因 mRNA表达水平分别为8.207 1±0.295 2和3.406 6±1.154 5，差异有统计学意义(t=28.309，P<0.001)。
2.2CENPK基因在前列腺癌中的诊断价值 采用ROC曲线分析498例前列腺癌患者CENPK基因 mRNA表达水平诊断前列腺癌的效能，AUC为0.625，灵敏度为60.8%，特异度为63.5%，95%CI为0.785～0.852。见图1。
图1 CENPK基因 mRNA表达水平诊断前列腺癌的ROC曲线
2.3不同特征前列腺癌患者CENPK基因 mRNA表达情况比较 不同年龄、远处转移情况前列腺癌患者CENPK基因 mRNA高表达率比较，差异无统计学意义(P>0.05)。有生化复发、PSA>4 ng/mL、Gleason评分>7分、有肿瘤残留、T分期为T3～T4期、有淋巴结转移的前列腺癌患者CENPK基因 mRNA高表达率明显高于无生化复发、PSA≤4 ng/mL、Gleason评分≤7分、无肿瘤残留、T分期为T1～T2b期、无淋巴结转移的前列腺癌患者，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。
表1 不同特征前列腺癌患者CENPK基因 mRNA表达情况比较[n(%)]
2.4CENPK基因与前列腺癌患者生存情况的关系 采用GEPIA数据库进行生存分析，结果发现CENPK基因高表达组总体生存时间(OS)及无进展生存期(DFS)明显短于CENPK基因低表达组，差异有统计学意义(P=0.045、0.003)。见图2、3。
图2 不同CENPK基因表达前列腺癌患者OS的Kaplan-Meier生存曲线
图3 不同CENPK基因表达前列腺癌患者DFS的Kaplan-Meier生存曲线
2.5GSEA分析 GSEA分析结果显示，碱基切除修复、核苷酸切除修复、基因复制、剪接体、错配修复途径在CENPK基因高表达组中均有不同程度的富集。见表2。
表2 前列腺癌中CENPK基因相关的基因富集
前列腺癌发病率在2012年时位居男性恶性肿瘤第6位，发病年龄在55岁前处于低水平，55岁及以后发病率随年龄的增长而增长。由于前列腺癌早期无明显临床症状，发现时大多已处于中晚期，治愈率不高，研究发现，我国在确诊的前列腺癌患者中，约75%已出现远处转移，同时其5年生存率未达60%[10]。CENPK基因位于染色体5q12.3上，有5个转录本，19个外显子，其编码的CENPK蛋白由269个氨基酸组成，相对分子质量为31×103[11]。
近年研究发现，CENPK基因在多种恶性肿瘤中呈高水平表达，并与患者临床特征及预后关系密切，具有促进肿瘤细胞增殖、侵袭及转移的作用[11]。勒继海等[12]探讨了CENPK基因在三阴性乳腺癌(TNBC)中的表达与上皮间质转化(EMT)的关系及其临床意义，结果发现CENPK基因在TNBC组织中的表达明显高于癌旁组织，同时不同病理分级、临床分期及淋巴结转移情况TNBC患者的CENPK基因表达情况比较，差异有统计学意义(P<0.05)。周琳等[13]探讨了CENPK基因在结直肠癌组织中的表达及临床意义，结果发现结直肠癌组织中的CENPK基因表达水平高于正常组织(P<0.05)，且不同肿瘤最大径、脉管侵袭和淋巴结转移情况直肠癌组织中CENPK基因表达水平比较，差异有统计学意义(P<0.05)。
体外试验表明，干扰CENPK基因表达后，结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力减弱，而过表达CENPK基因则会促进结直肠癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，相反沉默表达CENPK基因则会抑制增殖、迁移和侵袭能力，并在肺癌细胞的研究中也得到证实[11]。WANG等[14]通过TCGA数据库研究CENPK基因在肺腺癌中的表达情况，结果发现CENPK基因在肺腺癌组织中表达高于癌旁组织，且不同性别、临床分期和淋巴结转移情况患者其表达水平差异有统计学意义(P<0.05)。此外，CENPK基因的过表达促进了肿瘤细胞的活力增强、迁移和侵袭，CENPK基因的上调降低了肺腺癌细胞中上皮型钙黏附蛋白E的表达，并增强了神经型钙黏附蛋白、波形蛋白和锌指转录因子的表达(P<0.01)，认为CENPK基因在肺腺癌组织和细胞中上调，CENPK基因表达促进了肺腺癌细胞的活力、迁移、侵袭和EMT。SUN等[15]研究发现CENPK基因在胶质瘤中呈过表达，并证实了LINC01158对CENPK基因的正向调节作用。LINC01158通过miR-6734-3p增强CENPK基因表达，在神经胶质瘤中发挥促增殖和抗凋亡作用。LI等[16]研究发现甲状腺癌组织中的CENPK基因 mRNA和蛋白水平呈高表达，体外试验证明过表达CENPK基因则会促进肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，相反沉默表达CENPK基因可抑制肝癌细胞增殖、迁移和侵袭能力，他们认为CENPK基因可能是潜在的治疗甲状腺癌的新靶点。LEE等[17]研究发现，CENPK基因在卵巢癌组织和癌细胞中呈过表达，沉默表达CENPK基因可抑制卵巢癌细胞的增殖能力。WU等[18]通过生物信息学研究发现CENPK基因在胃癌组织中呈高表达，并通过免疫组化法验证，同时发现不同临床分期患者CENPK基因表达水平差异有统计学意义(P<0.05)，体外试验发现沉默CENPK基因通过诱导G1期细胞周期停滞并促进癌细胞凋亡，从而抑制胃癌细胞增殖，并在体内试验中得到验证。WANG等[19]研究发现CENPK基因在肝癌组织中异常升高，并在CENPK基因mRNA和蛋白水平研究中都得到证实，同时发现不同甲胎蛋白水平、肿瘤最大径肝癌患者的CENPK基因 mRNA表达水平比较，差异有统计学意义(P<0.05)，体外试验证明过表达CENPK基因会促进肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，相反沉默表达CENPK基因会抑制肝癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力，他们认为CENPK基因是肝癌治疗的潜在靶向基因。而CENPK基因在前列腺癌患者中的表达情况鲜有报道，故本研究通过TCGA和GEPIA数据库分析CENPK基因表达与前列腺癌临床病理特征的关系，为前列腺癌的诊断和预后提供新的思路。
本研究中498例前列腺癌患者的癌组织中CENPK基因mRNA表达水平明显高于癌旁组织，差异有统计学意义(P<0.05)。对52例患者配对的前列腺癌组织与癌旁组织CENPK基因mRNA表达水平比较得出一致结论，与相关报道结论相似[12-19]。本研究通过ROC曲线分析CENPK基因在前列腺癌中的诊断价值，结果发现CENPK基因对前列腺癌具有一定的诊断价值(AUC为0.625，灵敏度为60.8%，特异度为63.5%，95%CI为0.785～0.852)，同时分析不同特征前列腺癌患者CENPK基因表达情况，结果表明有生化复发、PSA>4 ng/mL、Gleason评分>7分、有肿瘤残留、T分期为T3～T4期、有淋巴结转移的前列腺癌患者CENPK基因 mRNA高表达率明显高于无生化复发、PSA≤4 ng/mL、Gleason评分≤7分、无肿瘤残留、T分期为T1～T2b期、无淋巴结转移的前列腺癌患者，差异有统计学意义(P<0.05)。
CENPK基因表达不仅与多种癌症患者的临床及病理特征关系密切，而且影响患者的生存情况。WANG 等[14]通过TCGA数据库分析发现CENPK基因高表达肺腺癌患者的OS短于CENPK基因低表达肺腺癌患者(P=0.003)。MA等[20]研究发现，CENPK基因在肺癌患者中呈现高表达，而且同样发现CENPK基因高表达肺腺癌患者的OS短于GENPK基因低表达肺腺癌患者，通过单因素和多因素分析认为CENPK基因高表达可作为肺癌患者预后差的独立危险因素。同时LIN等[21]研究发现，CENPK基因在宫颈癌组织中过表达，CENPK基因高表达宫颈癌患者的OS及DFS较CENPK基因低表达宫颈癌患者短。另有研究通过单因素和多因素分析发现，CENPK基因高表达可作为宫颈癌患者预后差的独立危险因素，在胃癌患者中也能得出类似结论[18]。勒继海等[12]研究发现，在TNBC组织中，CENPK基因高表达组中位OS为24个月(95%CI10～39个月)，CENPK基因低表达组中位OS为42个月(95%CI19～50个月)，两组OS比较，差异有统计学意义(Z=7.36，P=0.016)，认为CENPK基因表达可能与TNBC患者预后有关，同时在卵巢癌患者中也能得出相似的结果[17]。GAO等[22]通过GEO数据库分析发现CENPK基因高表达小细胞肺癌患者的OS短于CENPK基因低表达患者，认为CENPK基因可能是小细胞肺癌的潜在预后预测标志物。本研究通过GEPIA数据库分析发现，CENPK基因高表达组与CENPK基因低表达组的OS及DFS明显短于CENPK基因低表达组，差异有统计学意义(P=0.045、0.003)。
为了进一步探讨CENPK基因在前列腺癌发生、发展中的可能机制，基于CENPK基因的表达数据进行了GSEA通路富集分析，结果发现碱基切除修复、核苷酸切除修复、基因复制、剪接体、错配修复途径在CENPK基因高表达组中均有不同程度的富集。目前对于上述通路在前列腺癌中表达的研究较少，故CENPK基因的具体作用机制有待进一步研究证实。
综上所述，通过TCGA和GEPIA数据库分析发现CENPK基因在前列腺癌组织中呈高表达，且与临床特征及预后关系密切，可作为前列腺癌较好的诊断标志物。
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