CKS1B在肺腺癌中的表達、臨床和生物學意義分析*

吉曉鴻,熊延路,2,賈建博△

空軍軍醫大學唐都醫院:1.胸腔外科;2.前沿醫學創新中心,陜西西安 710038

肺癌是致死率居于首位的惡性腫瘤,肺腺癌約占肺癌的40%,是肺癌防治的關鍵病理亞型[1-4]。以腫瘤大小、淋巴結浸潤、遠處轉移為主要參考依據的TNM分期定義了肺腺癌的臨床分期,是肺腺癌治療的基石,明顯提高了肺腺癌診療的精準性和預后[5-6]。近年來,基于驅動基因的靶向治療和基于免疫特點的免疫檢查點治療更是革新了肺腺癌的治療效果。相對于傳統化療,靶向治療、免疫治療無論是在早期肺腺癌的輔助治療/新輔助治療中,或者是在晚期肺腺癌的全身治療中,均提高了患者的生存預后[7-8]。然而,肺腺癌具有高度異質性,現有TNM分期并未完全劃分不同生物學特征、臨床特點的肺腺癌亞型。靶向治療、免疫治療也面臨嚴重的不敏感和耐藥問題[2,9-10]。因此,肺腺癌分類及臨床防治的新靶點亟須深入研究。CDC28蛋白激酶調節亞基1B(CKS1B)是有絲分裂中關鍵調節蛋白,近年來有研究提示,CKS1B和多種惡性腫瘤密切相關,但在肺腺癌中,CKS1B的研究依然不夠[11]。本研究探索了CKS1B在肺腺癌中的表達、臨床特征及生物學意義,有望為尋找肺腺癌防治新靶點提供啟發。

1 資料與方法

1.1一般資料 采用癌癥基因組圖譜(TCGA)數據庫(https://portal.gdc.cancer.gov/)、基因表達綜合數據庫(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)收集肺腺癌基因表達特征和臨床特征。8個肺腺癌數據集[數據集(腫瘤組織/正常組織標本數):肺腺癌患者測序(TCGA-LUAD)數據集(515/59)、GSE10072(58/49)、GSE30219(85/14)、GSE31210(204/20)、GSE32863(58/58)、GSE43458(80/30)、GSE63459(33/32)、GSE68571(86/10)]。兩個具有完整臨床信息及較大樣本量的肺腺癌數據集[數據集(標本數):TCGA-LUAD(506),GSE68465(442)]用于肺腺癌預后分析、臨床特征分析及生物富集分析。采用腫瘤單細胞(CancerSEA)數據庫(http://biocc.hrbmu.edu.cn/CancerSEA/)、癌癥細胞系百科全書(CCLE)數據庫(https://depmap.org/portal/)收集肺腺癌單細胞、肺腺癌體外細胞系的基因表達譜用于生物富集分析;采用TCGA-LUAD數據集收集肺腺癌組織的基因突變譜用于驅動突變分析。

1.2統計學處理 采用Z-scale進行數據標準化;采用Wilcoxon檢驗分析肺腺癌組織和正常組織中CKS1B表達水平差異及不同TNM分期、臨床分期中CKS1B表達水平差異;采用Kaplan-Meier生存曲線分析CKS1B高、低表達(以中位數區分CKS1B高、低表達)的生存概率;采用Log-Rank、多因素Cox回歸進行生存分析的統計學檢驗及獨立危險效果評判;采用Spearman秩相關分析CKS1B相關性基因;采用基因集富集分析(GSEA)分析CKS1B的生物富集特點;采用Maftools包分析肺腺癌中CKS1B和驅動突變的關系(以上下四分位數區分CKS1B高、低表達);采用R語言統計分析和繪制圖表。以P<0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1CKS1B在肺腺癌中的表達特點 8個獨立肺腺癌數據集結果顯示,CKS1B在肺腺癌中呈高表達(P<0.05),見圖1。

注:aP<0.05。

2.2CKS1B和肺腺癌預后的關系 在TCGA-LUAD數據集中,與CKS1B低表達肺腺癌患者比較, CKS1B高表達肺腺癌患者總生存期和無進展生存期均較差(P<0.05);在GSE68465數據集中,與CKS1B低表達肺腺癌患者比較,CKS1B高表達肺腺癌患者總生存期和無進展生存期均較差(P<0.05)。見圖2。

注:A、B分別為TCGA-LUAD數據集中,CKS1B高、低表達肺腺癌患者的總生存期、無進展生存期的比較;C、D分別為GSE68465數據集中,CKS1B高、低表達的肺腺癌患者總生存期、無進展生存期的比較。

2.3CKS1B對肺腺癌預后的獨立預測效果 納入年齡、性別、吸煙史、臨床分期、CKS1B水平進行多因素Cox回歸分析。結果發現在TCGA-LUAD數據集中, CKS1B高表達是總生存期和無進展生存期的獨立危險因素(P<0.05);在GSE68465數據集中, CKS1B高表達是總生存期和無進展生存期的獨立危險因素(P<0.05)。同樣臨床分期也在兩個數據集中展示了明顯的獨立預測功能。見表1、2。

表1 TCGA-LUAD數據集中CKS1B對肺腺癌預后的獨立預測效果

表2 GSE68465數據集中CKS1B對肺腺癌預后的獨立預測效果

2.4CKS1B和肺腺癌分期的關系 在TCGA-LUAD數據集中,CKS1B高表達相對于CKS1B低表達,具有較高淋巴結轉移比例(N分期)、遠處轉移比例(M分期,P<0.05);在GSE68465數據集中,CKS1B高表達相對于CKS1B低表達,具有較高的T分期(P<0.05)。見表3、4。

表3 TCGA-LUAD數據集中CKS1B與肺腺癌臨床特征的關系(n)

表4 GSE68465數據集中CKS1B對肺腺癌臨床特征的關系(n)

2.5肺腺癌組織中CKS1B的生物通路富集狀況 本文進一步分析了CKS1B在肺腺癌組織中的生物學意義。使用Spearman秩相關分析了CKS1B的關聯基因,并通過相關系數的排序進行了GSEA分析,發現TCGA-LUAD數據集中,CKS1B在hallmark數據庫顯示出對惡性增殖通路的正向富集;GSE68465數據集中,同樣CKS1B在hallmark數據庫顯示出對惡性增殖通路的正向富集。見圖3。

注:A、B分別為TCGA-LUAD、GSE68465數據集中,CKS1B在 hallmark數據庫中的生物富集分析。

2.6肺腺癌細胞中CKS1B的生物學意義 在CancerSEA數據庫中,CKS1B表達與肺腺癌單細胞中的分裂增殖通路呈正相關(r>0,P<0.05)。在CCLE數據庫中,CKS1B與肺腺癌細胞系的惡性增殖生物進程呈正相關(r>0,P<0.05)。見圖4。

注:A、B分別為CancerSEA、CCLE數據庫中的生物富集分析。

2.7肺腺癌中CKS1B和基因突變的關系 采用TCGA-LUAD數據庫中分析了CKS1B和肺腺癌基因突變的關系,發現CKS1B高表達的肺腺癌組織具有頻率更高的基因突變,腫瘤驅動通路突變更為劇烈;CKS1B低表達的肺腺癌組織基因突變頻率、腫瘤驅動通路突變頻率均較低。見圖5。

注:A、B分別為CKS1B高表達、CKS1B低表達肺腺癌中的驅動突變、通路情況。

3 討 論

肺腺癌惡性程度較高、異質性較強。現有腫瘤分期、分類依然不夠徹底,惡性機制及防治研究依然需要深入和不斷完善。本文探索了重要腫瘤相關基因CKS1B在肺腺癌中的表達、臨床及生物學意義。

肺腺癌是肺癌的重要病理亞型,約占肺癌的40%,其有效防治關乎全民健康[9-10,12]。肺腺癌的精準分期、分型是其治療的首要,有效劃分不同臨床特征、生物學特點的肺腺癌,進而給予不同治療是提升肺腺癌預后、避免過度醫療或治療不足的關鍵[13-14]。以腫瘤大小、淋巴結浸潤及遠處轉移為主要劃分依據的TNM分期是肺腺癌分期、分型的基石,精準區分了不同臨床特征的肺腺癌。基于TNM分期選擇肺腺癌外科手術方式及輔助治療方式,明顯提高了肺腺癌患者的預后[15-16]。然而TNM分期對肺腺癌的劃分依然不夠充分,處于同一分期的肺腺癌依然具有較強異質性,更深入的肺腺癌劃分方式或新的肺腺癌劃分指標亟需革新。近年來,生物標志物在腫瘤分期、分型中發揮重要作用。CKS1B是分裂增殖相關基因,通過調節細胞周期中關鍵功能蛋白,明顯促進了有絲分裂。近年來研究提示,CKS1B在多種惡性腫瘤中異常上調,其異常表達和惡性預后有明顯相關性[11,17-18]。本研究發現,8個獨立肺腺癌數據集中,CKS1B在肺腺癌組織中呈高表達;且在2個獨立且大型的肺腺癌數據集中,高表達CKS1B均預示著較差的生存預后,并發揮獨立預測效果。因此,本研究有效提示CKS1B在肺腺癌預后劃分中的功能,其可能作為肺腺癌分期的新標志物。

肺腺癌惡性機制研究在治療中發揮關鍵作用,尤其以酪氨酸激酶抑制劑為代表的靶向治療和免疫檢查點為主的免疫治療,明顯延長了患者生存時間[7]。然而,靶向治療和免疫治療依然面臨嚴重的不敏感和耐藥問題,肺腺癌惡性機制依然需要更深入的探索[7]。CKS1B表達在多種腫瘤中異常升高,明顯促進腫瘤增殖、轉移、侵襲、化療抵抗等惡性生物學行為[11,17-18]。CKS1B可以促進SCFSkp2對p21、p27等腫瘤抑制蛋白的降解,從而促使細胞跨越R點,無限增殖[18-20]。CKS1B也能激活絲裂原細胞外信號調節激酶/細胞外信號調節激酶、JANUS激酶2/信號轉導和轉錄激活因子3等重要致癌信號通路,發揮促腫瘤作用[11,21]。本研究發現,CKS1B無論是在肺腺癌組織、還是肺腺癌單細胞或肺腺癌體外細胞系中,均與增殖等惡性腫瘤生物學行為呈正相關,且高表達CKS1B的肺腺癌組織具有更多的基因突變和劇烈的驅動通路突變,這些結果提示CKS1B在肺腺癌發生、發展中可能發揮關鍵作用,對肺腺癌致癌機制研究有一定提示作用。

綜上所述,本研究證明了CKS1B在肺腺癌中具有普遍高表達的特點,且CKS1B和較差臨床特征呈正相關,是惡性預后的獨立危險因素,同時CKS1B高表達的肺腺癌具有較高的惡性增殖狀況和較劇烈的基因突變,表明CKS1B可能在肺腺癌發生、發展中具有重要的作用,有望作為肺腺癌防治的新靶點。當然,本研究需要更深入的體外、體內實驗證明CKS1B在肺腺癌中的作用及其具體分子機制,這將在今后的工作中完成。