酪蛋白激酶1α1在腦膠質瘤中的表達及其臨床意義

李歡，劉關政，劉雪嬌，張旭，于如同

多形性膠質母細胞瘤(glioblastoma,GBM)是最常見的原發性中樞神經系統惡性腫瘤[1]。盡管已有許多治療方式與靶點用于治療其他癌癥，但GBM的治療仍然以手術為主，輔助放療和化療(替莫唑胺為主)。由于腦膠質瘤具有自我保護、快速增長以及先天藥物抗性等特點，所以腦膠質瘤仍然是預后最差的腫瘤之一，其中位生存期僅為14個月[2-4]。此外，GBM患者生存期超過2年之后的復發率高達50%，患者的5年生存率僅為5.5%[5]。因此亟須尋找一個有效的治療靶點方式來改善GBM患者的預后。酪蛋白激酶(casein kinase,CK)是催化肽鏈中鄰近酸性氨基酸殘基的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化的酶，包括酪蛋白激酶1(CK1)和酪蛋白激酶2(CK2)。CSNK1A1，即CK1α，是CK1的六個亞家族成員(α，γ1，γ2，γ3，δ和ε)之一。研究發現，敲除CSNK1A1可以降低急性髓系白血病細胞Rps6磷酸化，誘導p53的表達，進而抑制腫瘤細胞增殖[6]。除此之外，研究還發現抑制CSNK1A1可以抑制NF-κb信號通路，在非小細胞肺癌中降低了EGFR突變型對埃羅替尼的抵抗，進而改善非小細胞肺癌的預后[7]。目前酪蛋白激酶1α1(casein kinase 1 alpha 1,CSNK1A1)已經成為多種腫瘤治療的靶點，包括慢性淋巴細胞白血病[8]和急性髓細胞白血病[6]。但關于CK1家族在腦膠質瘤中的作用，目前研究僅發現CK1ε的表達與GBM的疾病進展密切相關，抑制CK1ε基因可以抑制GBM細胞的增殖侵襲[9]。而CK1其他亞家族成員在腦膠質瘤中的作用尚不明確。有關CSNK1A1在腦膠質瘤表達的研究報道很少。為此，本研究運用生物信息學方法分析中國膠質瘤基因組圖譜計劃(Chinese glioma genome atlas，CGGA)數據庫中的信息資料，以探討CSNK1A1在腦膠質瘤中的表達及其臨床意義。

1 材料與方法

1.1 一般資料 本研究共包含325例腦膠質瘤患者的信息，腫瘤相關基因信息及對應的臨床資料均從CGGA(www.cgga.org.cn)中獲取[10-11]。其中有13例患者的總生存時間未統計，在統計總生存時間的312例患者中，男197例，女115例；年齡8～79歲；膠質瘤WHO分級Ⅱ級者98例、Ⅲ級74例、Ⅳ級136例，有4例患者的腫瘤等級未明確。為區分CSNK1A1低表達與高表達，將患者按照CSNK1A1表達水平的中位數(72.86)分為CSNK1A1表達水平高于中位表達水平組(高表達組)和低于中位表達水平組(低表達組)，每組各156例患者。為分析CSNK1A1表達與放療的關系，將240例接受放療的患者按照CSNK1A1中位表達水平(72.19)分為高表達組和低表達組，每組各120例患者。同樣，將180例接受化療患者按CSNK1A1中位表達水平(77.74)分為高表達組和低表達組，每組各90例患者。

1.2 方法

1.2.1 生存分析 生存期是指患者自病理學確診之日起，至死亡或末次隨訪之間的時間。運用Kaplan-Meier分析法分析低表達組和高表達組患者的生存期。

1.2.2 相關性分析 用生物信息學方法整理CGGA數據庫的數據；采用Pearson相關分析篩選325例腦膠質瘤患者與CSNK1A1表達相關的基因，篩選條件為相關系數(r>0.4，P<0.05)。

2 結 果

2.1 不同分級、分型腦膠質瘤的CSNK1A1表達水平 CGGA數據庫的數據分析顯示，CSNK1A1表達于各WHO分級腦膠質瘤中，WHO Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級腦膠質瘤的CSNK1A1表達水平比較，差異無統計學意義(P=0.27)。在各腦膠質瘤的傳統病理分型中，CSNK1A1表達水平的差異也無統計學意義(P=0.43)。根據2016年WHO中樞神經系統腫瘤分類，星型細胞腫瘤(IDH野生型/突變型)、間變型星型細胞腫瘤(IDH野生型/突變型)、少突膠質細胞腫瘤(IDH野生型，1p19q聯合缺失)和膠質母細胞腫瘤(IDH野生型/突變型)的CSNK1A1表達水平比較，差異無統計學意義(P=0.32)。見圖1-3。

WHO Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級腦膠質瘤CSNK1A1表達水平的差異無統計學意義(P=0.27) 各種病理分型腦膠質瘤的CSNK1A1表達水平的差異無統計學意義(P=0.43) 各型膠質瘤的CSNK1A1表達水平的差異無統計學意義(P=0.32)

2.2 CSNK1A1表達水平對腦膠質瘤患者生存期的影響 對312例統計了總生存時間的患者進行Kaplan-Meier生存分析顯示，CSNK1A1低表達組患者的生存時間明顯長于高表達組患者(P<0.001)；見圖4。將患者的CSNK1A1表達水平及有關因素納入多因素Cox風險比例回歸模型分析，結果顯示CSNK1A1的表達水平、患者確診時的年齡、IDH突變型及染色體1p19q聯合缺失與否是腦膠質瘤患者生存期的獨立影響因素(HR分別為1.440、1.869、0.729、0.374；P=0.008，P<0.001，P=0.038，P<0.001)；見表1。

CSNK1A1低表達組患者的生存時間明顯長于高表達組患者(P<0.001)

表1 腦膠質瘤患者生存影響因素的COX回歸分析(n=325)

2.3 CSNK1A1表達水平對放療與化療患者生存時間的影響 Kaplan-Meier生存分析顯示，240例接受放療的腦膠質瘤患者中，CSNK1A1低表達組患者放療后的生存時間明顯長于高表達組患者(P<0.001)。180例接受了化療(以替莫唑胺為主)的腦膠質瘤患者中，CSNK1A1低表達組與高表達組患者化療后生存時間的差異無統計學意義(P=0.157)。見圖5、6。

CSNK1A1低表達組患者的生存時間明顯長于高表達組患者(P<0.001) CSNK1A1低表達組與高表達組患者的生存時間差異無統計學意義(P=0.157) NFKB1與CSNK1A1的表達水平呈正相關(r=0.44，P<0.001)

2.4 NFKB1與CSNK1A1表達水平的相關性 見圖7。Pearson相關性分析顯示，NFKB1的表達水平與CSNK1A1表達水平呈正相關(r=0.44，P<0.001)。

3 討 論

CSNK1A1隸屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族,存在于各類真核生物中,其序列結構呈高度保守[6]。近年來研究表明，CSNK1A1是慢性淋巴細胞白血病[8]和急性髓細胞白血病[6]的治療靶點；其在肺癌中的作用機制也被深入研究[7]。目前CSNK1A1在腦膠質瘤的表達和具體作用尚未完全闡明。本研究首次通過CGGA數據庫對325例腦膠質瘤患者的信息進行大數據分析，發現CSNK1A1廣泛表達于腦膠質瘤中，且表達水平不會隨著腦膠質瘤的病理級別或分型而改變。2016年WHO中樞神經系統腫瘤分類整合了表型和基因型特征進行腫瘤分類，有助于增加診斷的準確性，改善患者的診療與管理。本研究發現，按新分類各型腦膠質瘤的CSNK1A1表達水平也無明顯差異。大量研究表明，腦膠質瘤的病理級別和分型對患者的預后影響極大。而本研究顯示，無論是傳統病理分型，還是納入分子病理特征的最新版WHO中樞神經系統腫瘤分類，CSNK1A1表達水平都與腦膠質瘤的分子和病理分型無關。基于此推測，CSNK1A1有可能是一個獨立于其他已知因素的新的影響因子。

關于CSNK1A1對腦膠質瘤患者的預后影響尚無文獻報道。本研究對CGGA數據庫中312例腦膠質瘤患者的生存時間，通過Kaplan-Meier生存分析顯示，CSNK1A1低表達組患者的預后明顯好于高表達組患者(P<0.001)；并且通過COX風險比例回歸模型進一步證實CSNK1A1是影響膠質瘤患者生存的獨立影響因子。基于以上結果推測，CSNK1A1具有促進腦膠質瘤發生發展的作用，抑制CSNK1A1的表達可以改善腦膠質瘤患者的預后。

為進一步探討抑制CSNK1A1表達改善腦膠質瘤預后的作用機制，本研究通過Pearson相關分析發現NFKB1的表達水平與CSNK1A1表達水平呈正相關(r=0.44，P<0.001)。NFKB1是NF-κB復合蛋白的重要組成蛋白，NF-κB是被真核細胞廣泛用作控制細胞增殖和細胞存活的基因調節因子。在癌癥中，控制NF-κB信號傳導通路的蛋白質發生突變或異常表達，可以導致惡性細胞與其他生物體之間的協調缺陷，進而導致腫瘤的發生發展與侵襲。在腫瘤細胞中，NF-κB具有活性，這是由于編碼NF-κB轉錄因子本身的基因突變或控制NF-κB活性的基因突變或異常表達所致。此外，一些腫瘤細胞分泌導致NF-κB活躍的因子也可導致NF-κB信號通路的激活。阻斷NF-κB可導致腫瘤細胞停止增殖侵襲，引起腫瘤細胞的凋亡或對抗腫瘤藥物的作用更敏感[17]。本研究的結果表明，NFKB1與CSNK1A1的表達水平呈正相關性；而NFKB1是NF-κB信號通路的標志基因，CSNK1A1表達水平越低，NFKB1的表達水平也越低，使NF-κB信號通路被抑制，進而抑制腦膠質瘤細胞的增殖與侵襲。但CSNK1A1低表達改善腦膠質瘤患者預后的機制尚需要進一步的實驗研究來證實。

本研究顯示，在接受放療的患者中，CSNK1A1低表達組患者的生存期明顯比高表達組患者長(P<0.001)；而在接受化療的患者中，CSNK1A1低表達組與高表達組患者的生存時間的差異無統計學意義(P=0.157)。基于此結果推測，CSNK1A1低表達組患者對放療的敏感性要高于CSNK1A1高表達組患者，抑制CSNK1A1表達可能會改善腦膠質瘤的放療抵抗性，增強腦膠質瘤患者的放療敏感性。放療是臨床治療腦膠質瘤的重要方法之一。但高級別膠質瘤具有對放療的抵抗能力，從而導致腫瘤對放療不敏感，患者治療后很快復發[18]。以往文獻報道，DNA損傷應答(DNA damage response，DDR)通路在腦膠質瘤放療抵抗中具有重要作用；該通路主要參與檢測DNA損傷、啟動DNA修復以及調節細胞周期和凋亡等進程。DDR通路的缺陷會導致GBM的發生，并增強GBM的放療抵抗[19-20]。以往研究表明，腫瘤微環境在腫瘤的發生發展與腫瘤細胞侵襲過程中被認為起到關鍵作用，細胞因子存在于許多腫瘤的微環境中,其主要來源于腫瘤細胞、激活的組織和腫瘤浸潤的免疫細胞[12]。細胞因子是細胞間傳導信號的基礎媒介，這些細胞因子有些可以抑制腫瘤的增殖，有些卻能促進腫瘤細胞的增殖侵襲。在乳腺癌中白細胞介素(interleukin，IL)-6和IL-8在血清及組織中的表達水平是臨床預后的指標；在腦膠質瘤中，IL-1β、IL-6和IL-8促進腫瘤增殖，保留干細胞源性，促進腫瘤血管生成及侵襲；IL-6、IL-8、CXCL1、GM-CSF、TGFβ2普遍被認為與腫瘤的進展密切相關[13-16]。近年來的研究表明，放療不僅可以直接殺傷腫瘤組織及其血管，還可以調節腫瘤微環境中細胞因子分泌進而抑制腫瘤的進展[21]。但是這一過程分泌的某些細胞因子，如IL-6卻可以引起放療抵抗，從而降低放療的療效[22]。而NF-κb信號通路可以促進IL-6的合成分泌[17]；CSNK1A1低表達患者的NFKB1表達水平也低，進而可能通過抑制NF-κb信號通路減少IL-6的分泌，起到增強放療敏感性的作用。故推測CSNK1A1有可能通過NF-κb信號通路調節IL-6的合成分泌，參與膠質瘤細胞DNA的損傷修補，在DDR中起重要作用。

綜上所述，CSNK1A1的表達水平是影響膠質瘤患者預后的獨立影響因素；CSNK1A1可能成為膠質瘤一個新的有效治療靶點。而且CSNK1A1表達水平可以影響放療患者的預后，因而CSNK1A1抑制劑可能成為放療的增敏劑，從而改善膠質瘤患者的預后。但CSNK1A1表達與膠質瘤患者預后的具體作用機制尚需要進一步的臨床及實驗研究證實。