CDC25B基因表达对膀胱癌患者临床预后的影响

蒋佳志 晏鑫 李洁莉 周强 刘同族 李世安 李胜

膀胱癌(bladder cancer,BCa)作为泌尿生殖系统中最常见的恶性肿瘤之一[1-2]，近年来其发病率也逐渐增高[3]。对于BCa，TNM分期是判断侵袭程度和患者临床预后的重要标志[4]。因此，寻找与BCa患者TNM分期相关的基因作为判断其侵袭及预后的标志物具有重大意义。有研究表明，CDC25B基因与BCa患者的TNM分期密切相关[5]。且其编码基因是一种新的癌基因，已有研究证明了CDC25B在人类多种肿瘤中均有过度表达，这其中包括食管癌[6]、肾细胞癌[7]、胃癌[8]、结肠癌[9]、卵巢癌[10]、非小细胞肺癌[11]等，然而其在BCa中的研究相对较少。

美国国立生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)基因表达汇编计划致力于开发新的信息技术，以帮助理解调控健康和疾病的基本分子和遗传过程，目前是一个支持公共使用的基因表达数据库[12-13]。本研究首先收集基因表达汇编(gene expression omnibus,GEO)公共数据集GSE13507并对其进行分析，探究CDC25B表达对BCa患者临床特征及术后生存期的影响，并利用基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)预测CDC25B推动BCa发展的机制，为深入研究其作用机制在BCa发生、发展中的临床意义提供了一种途径。

对象与方法

一、研究对象

从NCBI的GEO数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)中下载BCa基因的表达谱公共数据集，其中对应数据集为GSE13507(BCa肿瘤组织样本n=165)。

二、方法

1.筛选数据集及分析临床相关性：GSE13507基因样本量大并且包含临床信息，可进行回顾性分析研究。排除临床资料缺失的样本，对BCa组织中CDC25B的表达水平进行排序，表达高于中位数的表达水平为高表达组(n=83)，低于中位数的为低表达组(n=82)。然后比较两组患者的临床病理特征的差异。其中CDC25B在GSE13507中的探针编号为ILMN_1651942。

2.GSEA分析：利用GSEA 3.0版本进行分析。在BCa样本数据集GSE13507(肿瘤组织样本n=165)中，基于CDC25B的表达水平将BCa组织样本分为高、低表达两组，再通过GSEA分析CDC25B表达水平对机体生物通路基因集的影响。使用从GSEA网站MSigDB中获得的hallmark标志基因集作为参照基因集，每次随机重复1 000次进行分析。

3.统计学分析：回顾性研究中，组间比较采用联列表法，使用SPSS 21.0统计软件进行卡方检验，分析BCa患者中CDC25B高表达组及CDC25B低表达组的临床病理特征的差异性；在预后分析中，使用GraphPad Prism 6软件的Log-rank(Mantel-Cox)法进行生存分析，以P<0.05为差异有统计学意义。在GSEA中，将错误发现率(FDR)<0.25、P<0.05的基因集作为显著富集基因集。

结 果

一、CDC25B表达水平与BCa病理特征的关系

本研究首先利用GSE13507中BCa患者的临床资料与CDC25B对应的表达量进行了回顾性分析。结果如表1所示，CDC25B表达水平与BCa患者的疾病进展(P<0.000 1)、分级(P<0.000 1)、T分期(P<0.000 1)相关，相较于CDC25B低表达组，CDC25B高表达患者的分级高，T分期更趋向于晚期，疾病进展更快。

表1 CDC25B表达水平和BCa患者临床病理特征的相关性

注：*CDC25B高表达组有1例缺失数据

二、CDC25B表达水平与BCa预后的关系

如图1所示，在BCa样本数据集GSE13507中，CDC25B高表达组和低表达组的平均肿瘤特异性生存期分别为(72.44±1.42)和(95.29±0.12)个月(Log-rank=24.46，P<0.000 1，HR=0.170 5，95%CI为0.084 6～0.343 7)。高表达组与低表达组的总生存期分别为(61.19±2.21)和(76.31±1.69)个月(Log-rank=19.32，P<0.000 1，HR=0.333 3，95%CI为0.204 2～0.544 0)；中位生存期分别为31.53 和135.00个月。以上结果证明，CDC25B基因高表达组BCa患者的总生存期和肿瘤特异性生存期明显低于CDC25B基因低表达组的BCa患者，CDC25B高表达组BCa患者的预后更差，因此我们可初步将CDC25B作为BCa预后的评价分子。

A：肿瘤特异性生存曲线；B：总生存曲线图1 CDC25B 表达水平与BCa患者预后的关系

三、CDC25B高表达的GSEA分析

为探究CDC25B推动BCa发生的可能机制，使用GSEA方法分析在BCa组织中可能受CDC25B调控的基因集。使用“hallmark基因集”作为参照基因集，结果显示CDC25B高表达的样本富集了与精子形成、有丝分裂纺锤体形成、紫外线响应、E2F信号通路、G2M检查点、KRAS信号通路、肌形成相关的基因集，见表2。结果提示CDC25B可能通过影响癌细胞周期(有丝分裂纺锤体形成、G2M检查点)、细胞增殖(E2F信号通路)和其他过程从而影响BCa的发生与发展。

表2 CDC25B高表达BCa样本富集的基因集

讨 论

1986年Russell等[14]证实CDC25是裂殖酵母有丝分裂的启动因子，它在真核生物细胞中起激活作用而诱导细胞进入有丝分裂M期[15]。其中CDC25B是CDC25激酶家族中最重要的成员，是关键的细胞周期调节因子，在各个阶段的细胞周期中都有表达，并在各个阶段的转换过程中起关键作用[16-18]。CDC25B的编码基因位于20p13，是一种新的癌基因[19]。CDC25B已被证明在多种肿瘤中高表达，其中包括食管癌[6]、肾细胞癌[7]、胃癌[8]、结肠癌[9]、卵巢癌[10]、非小细胞肺癌[11]等多种肿瘤。CDC25B的过表达可导致处于G2期及S期的细胞迅速进入有丝分裂，从而加快肿瘤的生长，促进其恶性转化[20]。除了与肿瘤的发生有关外，CDC25B的表达水平还与一系列肿瘤患者的临床病理特征及预后有密切相关性。Takemasa等[9]发现，CDC25B可作为结直肠癌患者的独立预后标志物。此外，卵巢癌的TNM分期、是否存在淋巴结转移与CDC25B的表达水平有关[21]。还有研究支持，肾细胞癌中CDC25B的敲低与肿瘤恶性特征的降低有关[7,22]。这些结论证明CDC25B与恶性肿瘤的转移及预后相关。

对于BCa，TNM分期是判断侵袭程度和患者临床预后的重要标志[4]。Li等[5]发现CDC25B基因与BCa患者的TNM分期密切相关。Zhang等[23]发现CDC25B表达的上调可能促进BCa的发展，预示着预后不良。本研究利用GEO数据集，结合生物信息学，我们发现CDC25B高表达的BCa患者疾病进展更快、病理分级高，提示CDC25B的表达与BCa的侵袭转移程度相关；另外高表达组的T分期更倾向于晚期，表明CDC25B也与BCa的预后相关。此外，生存分析结果显示CDC25B高表达的BCa患者复发更快、生存时间更短。因此，可初步猜测CDC25B可作为判断BCa的侵袭程度和预后的指标。探究其影响机制，GSEA分析提示CDC25B高表达肿瘤细胞有更高的增殖潜力，还可能促进E2F和G2M等癌相关信号通路的激活，影响肿瘤的发生和发展。以上结果表明CDC25B基因可能是BCa预后的标志物和潜在治疗靶标。

本研究利用NCBI的数据库进行分析，探讨了CDC25B高、低表达与BCa病理变化和预后的关系，但BCa患者的临床病理变化和预后往往都是多基因表达调控的结果，故只关注CDC25B基因的表达难免会有一定的局限性。因此接下来的研究可寻找多个与CDC25B类似的基因进行多基因分析，探讨多基因的表达对BCa发生、侵袭、转移及预后的影响。

总之，CDC25B与BCa的侵袭、转移和预后相关。此外，我们的研究表明，CDC25B可能影响到了BCa的增殖、E2F信号通路、G2M信号通路等，然而，CDC25B是如何调控这些信号通路的，其在调控过程中起到了怎样的作用，这还需要大量的实验数据来证明，以明确CDC25B能否作为新型的潜在治疗靶点。