细胞周期蛋白B2在恶性肿瘤中的研究进展

梁想易 王顺 李涛 江克华 陈敏坚 孙发△

(1.遵义医科大学,贵州 遵义 563000;2.贵州省人民医院,贵州 贵阳 550002;3.肇庆市第一人民医院,广东 肇庆 526000)

细胞周期是细胞众多生命活动的基本进程之一,由间期(G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)共同组成,解除细胞周期调控是癌细胞无限增殖的主要原因[1]。细胞周期蛋白(CCN)家族成员长期以来被认为是细胞周期进程的关键调节因子,其异常表达与肿瘤的发生发展密切相关;细胞周期蛋白B2(CCNB2)作为细胞周期蛋白家族的一员,在G2/M转化中起着关键作用,并在多种人类癌症中被发现上调[2]。CCNB2由Evans等人在1983年首次发现,其表达在一些癌症细胞中失去有效的控制,导致G2/M的转换过程发生异常[3]。有研究报道该过程可能与恶性肿瘤的发生发展相关,但具体机制仍待进一步研究。

1 CCNB2的结构和功能

CCNB2位于人类染色体15q22.2,CCNB2蛋白在调节细胞周期各过程中具有极其重要的作用;CCNB2蛋白可以协同细胞蛋白周期性激酶(CDKs)相互作用,通过激活其生物活性来促进细胞周期中G2/M期的转换;此外,CCNB2表达异常时,细胞周期中G2/M转换检查点功能将会失效,影响DNA的高保真复制及复制体的准确迁移。因此,CCNB2异常表达可能会引起基因突变、甚至诱导肿瘤发生[4]。

2 CCNB2与恶性肿瘤

2.1CCNB2促进肿瘤细胞增值 CCNB2高表达是肺腺癌(LUAD)患者预后不良的生物学标志,有学者通过细胞功能实验证实基因miR-335-5p的过度表达显著抑制了LUAD细胞活性、增殖、迁移和侵袭,而同时CCNB2的过度表达将逆转miR-335-5p在LUAD细胞中过度表达所起的作用,沉默CCNB2对LUAD细胞的增殖、迁移和侵袭有抑制作用;此外,在机制调节方面,他们还证明miR-335-5p与CCNB2的3′-UTR有结合位点,并且miR-335-5p可以靶向调节CCNB2的表达。由此可知,miR-335-5p的过度表达可以抑制LUAD的发展、转移,而CCNB2过表达则逆转这一进程;而且通过miR-335-5p靶向调节CCNB2干预LUAD细胞的快速增殖,可能是LUAD治疗的一条有效途径方法,但仍需通过基础实验验证这一机制是否有效。三阴性乳腺癌(TNBC)是最具侵袭性的乳腺癌;尽管靶向治疗在TNBC的治疗取得了很大进展,但仍然需要更有效的治疗靶点以改善其治疗效果。有学者发现细胞周期蛋白CCNB2在人TNBC组织中异常高表达,且TNBC患者的预后、临床病理特征和肿瘤组织中CCNB2表达之间存在相关性;根据这些结果,认为CCNB2可以作为TNBC治疗的一个有前途的治疗靶点;学者还通过集落形成和MTT检测验证了CCNB2有助于TNBC细胞的体外增殖,且与体外数据一致,证实CCNB2也促进体内TNBC细胞的肿瘤生长;由此证明,CCNB2也可以促进小鼠TNBC细胞的肿瘤生长。然而,CCNB2高表达促进TNBC进展的机制尚不清楚。作为细胞周期调节剂,CCNB2参与维持有丝分裂过程[5]。众所周知,CCNB2的缺陷会导致细胞分裂异常和细胞周期停滞,并且CCNB2表达也依赖于细胞周期过程[6]。CCNB2可以通过调节细胞增殖来影响TNBC的进展。因此,还需通过检测CCNB2对TNBC细胞周期的影响以明确这一作用机制。

2.2CCNB2作为恶性肿瘤的诊疗预后分子标志物 通过分析60对肿瘤和相邻正常肺组织样本的微阵列数据(GSE19804),学者发现CCNB2在非小细胞肺癌(NSCLC)组织中显著过表达;同时验证了非小细胞肺癌组织中CCNB2的mRNA和蛋白质表达均升高;该研究还发现CCNB2蛋白过表达与分化程度、肿瘤大小、淋巴结转移、远处转移和临床分期呈正相关;表明CCNB2的过度表达通过促进肿瘤生长和加速肿瘤细胞转移在NSCLC进展中起着重要作用;此外,该研究还发现,CCNB2蛋白在NSCLC组织中的表达与患者的总体生存率相反;根据多变量分析,CCNB2蛋白的过度表达是NSCLC患者预后不良的独立预测因子[7]。R.Li等[4]研究发现,与正常肝组织相比,肝癌组织中CCNB2的水平较高;CCNB2高水平HCC患者的5年总生存率和无病生存率低于CCNB2低水平者;该研究还通过在肝癌细胞系BEL-7404细胞中敲除CCNB2,发现可抑制肿瘤细胞的增殖和迁移、促进细胞凋亡、并导致S期阻滞;而且CCNB2与GEPIA数据库和BEL-7404细胞中的Polo样激酶1(PLK1)相关。研究[4,8]表明,CCNB2在HCC中表达上调,与患者的生存和预后密切相关;且CCNB2在HCC组织中过度表达,沉默CCNB2基因可抑制HCC细胞的增殖、迁移和G2/M期进展,并诱导其凋亡。由此推测,CCNB2可能作为一种预后因子,通过CCNB2/PLK1途径参与肝癌的发生发展,促进细胞增殖和迁移,CCNB2和PLK1之间存在蛋白质相互作用网络。由于研究局限于HCC细胞系中的生物学功能,有关CCNB2/PLK1在HCC中的调节机制需进行相关实验加以证明。D.Wen等[9]的研究发现,LINC00665在肝癌患者中的过度表达与总生存率(OS)显著相关;通过生物信息学分析确定了469个相关基因,进一步的分析支持了LINC00665通过CCNB2等10个核心基因调节细胞周期中的通路,以促进肝癌的发展和进展,且CCNB2在肝细胞癌组织中过表达并与LINC00665水平呈正相关;因此,CCNB2可能作为肝癌发生发展过程中重要的分子标志,对肝癌的早期诊断和预后有重要意义。

2.3CCNB2与肿瘤免疫浸润水平的关系 CDK1、CCNB1和CCNB2的mRNA表达在包括肝细胞癌(HCC)在内的各种肿瘤组织中上调,这些基因的高表达与HCC患者预后较差相关;这些基因较低的启动子甲基化可能导致HCC肿瘤组织中较高的表达水平,它们的遗传改变和几个甲基化CpG位点与生存显著相关;值得注意的是,CDK1、CCNB1和CCNB2的表达水平与HCC中CD4+T细胞、CD8+T细胞,中性粒细胞、巨噬细胞和树突状细胞的浸润水平呈正相关;此外,还观察到这些基因的表达与HCC中的各种免疫标记物(如PD-1、PDL-1和CTLA-4)之间的显著相关性。然而,上述研究缺乏实验验证,还需要通过测试临床样本进行进一步的实验。D.Wang[10]等的研究显示,CCNB2在LGG组织中的表达高于正常组织;CCNB2高表达的LGG患者预后较差,与年龄、肿瘤分级、异柠檬酸脱氢酶(IDH)突变状态、染色体1p/19q编码缺失状态和其他临床病理特征相关;此外,CCNB2在LGG中的表达与B细胞、树突状细胞和巨噬细胞的浸润水平呈正相关;因此推测CCNB2可作为判断LGG预后的潜在生物标志物并与免疫浸润有关。尽管需要进一步的研究来验证该假设,但上述结果已表明CCNB2主要通过调节B细胞参与肿瘤免疫微环境。B.Tu等[11]的研究发现,在42个CDGE中前5个相互作用基因为ASPM、CCNB2、PRC1、AURKA和SCM2;这五个基因在SARC组的表达水平高于正常组,CCNB2的转录水平与SARC的较差生存率相关;此外,这五个基因广泛参与免疫浸润、免疫检查点和m6A修饰。

2.4CCNB2介导多信号通路诱导恶性肿瘤发生 有学者[12]确定了胶质瘤恶性转化的关键因子CCNB2;CCNB2诱导胶质瘤细胞出现衰老相关分泌表型(SASP),恶性进展如侵袭和过度增殖是通过分泌SASP细胞因子、组织蛋白酶B和PGE2介导的。这些发现证实了先前未发现的衰老、CCNB2/SASP/组织蛋白酶B和PGE2轴与胶质瘤恶性转化之间的联系;该研究还构建了动物模型来研究CCNB2/SASP/PGE2轴对体内肿瘤生长的影响;根据生长动力学曲线,SASP细胞因子在Lenti-CCNB2细胞培养基中显著加速肿瘤的增殖,证实了CCNB2对SASP细胞因子分泌和肿瘤恶性转化的调节作用。研究[13]发现,CCNB2可能通过上调NF-Y、协调其他细胞周期相关基因表达、加速细胞周期进程,最终促进结直肠癌细胞的分裂增殖。Z.Shi等[14]人发现NF-Y可以将SOX9募集到结直肠癌细胞的CCNB2基因的启动子中,并相互作用调节细胞周期,参与结直肠癌的发生发展。X.Zhu等[15]通过分析KEGG数据库发现CCNB2和LOC105374879在p53信号通路中共同表达和富集,而p53通路在直肠腺癌中极其丰富,因此推测CCNB2可能通过p53信号通路参与直肠癌的发展,而CCNB2也有望成为结直肠癌诊治和预后评价的重要参考指标。Q.Shi等[16]发现,ISL1转录因子在胃癌(GC)组织中存在异常表达;通过与CCNB2基因的启动子相互作用,ISL1可以使CCNB2在胃癌细胞中的表达水平上调,而敲除ISL1将降低CCNB2的表达;因此ISL1-CCNB2可能是促进胃癌发生的一则重要分子信号通路。H.Zhang[17]等发现,在癌症基因组图谱数据集中,胃癌组织中CCNB2的表达水平显著高于正常组织;而且CCNB2的高表达与总体生存率低有关,与细胞周期、p53信号通路、FoxO信号通路、病毒致癌和AMPK信号通路在内的多种生物学途径有关;富集分析还表明CCNB2还与某些转录因子相互作用,如FOXM1、SIN3A、NFYA和E2F4等。因此,CCNB2的高表达与GC患者的不良预后相关,这有助于未来对GC患者指导个体化治疗。生物信息学分析显示miR-582-3p被环状RNA hsa_cir_0000285和靶向细胞周期蛋白B2(CCNB2)所吸收;miR-582-3p通过与CCNB2的30个UTR相互作用而负性调CCNB2,并且miR-582-3p/CCNB2轴参与调节HCC进展;CCNB2敲除消除了miR-582-3p抑制剂的作用,即刺激HCC细胞的迁移和增殖以及抑制凋亡;CCNB2在HCC中的功能应在体内进行验证,通过移植携带CCNB2敲除载体的HCC细胞系来建立肿瘤异种移植小鼠模型,观察CCNB2对肿瘤形成的影响[18]。亦有研究[19]报道,CCNB2是miR-582-3p0的下游靶点,miR-582-3p通过抑制CCNB2表达来抑制急性髓系白血病的细胞周期。

2.5CCNB2下调可诱导癌细胞凋亡 D.Qian等[20]通过分析鼻咽癌基因表达谱发现,CCNB2在该基因表达谱中上调并且在细胞周期控制途径中富集;学者通过评估在敲除CCNB2状况下细胞的活力、侵袭、凋亡、细胞周期进入和线粒体膜电位(MMP)的情况,发现敲除CCNB2可以调节细胞周期的G2/M期并减少细胞周期进入和MMP,可诱导鼻咽癌细胞凋亡;这表明CCNB2是鼻咽癌治疗的一个重要分子,但控制CCNB2的分子机制需要进一步研究。C.Gao等[21]研究发现,CCNB2和CDK1 mRNA的表达水平同时降低;MTT检测结果表明该细胞株的增殖能力显著降低;由于CDK1和CCNB2与细胞周期中G2/M转换的调节有关,因此使用流式细胞术研究KPNA2敲除对细胞周期分布的影响,结果发现Huh7细胞在G2/M期阻滞;由此推测,下调CCNB2可抑制肝癌细胞增殖,诱导细胞周期阻滞在G2/M期;因此,CCNB2下调可诱导肝癌细胞凋亡。同样的,Y.Xiao等[22]研究发现,CCNB2的敲除降低了HCC肿瘤形成率、肿瘤体积和重量,并抑制了肿瘤增殖。CCNB2作为肝癌治疗的潜在有效靶点,其作用机制尚待进一步研究,需要更多的动物实验明确其有效的抑癌通路。

2.6CCNB2调控恶性肿瘤放化疗敏感性 C.G.Huang等[23]的研究发现,CCNB2可能与TGF-β结合参与细胞周期的调控,以促进前列腺癌发生转移和耐药;因此,干预CCNB2表达可能对去势抵抗性前列腺癌的治疗产生一定效果。P.Rajan等[24]的研究发现,前列腺癌治疗后CCNB2的表达明显下调,且CCNB2高表达与早期发生进展的前列腺癌关系紧密。F.Cai等[25]的研究表明,敲除circ_CCNB2可通过miR-30b-5p/KIF18A轴抑制自噬、最终增强前列腺癌的放疗敏感性;因此,作为一项放疗抗性标记物,抑制circ_CCNB2能够增强放疗敏感性、改善前列腺癌患者的放疗效果。

3 小 结

CCNB2是近年在恶性肿瘤诊疗领域的研究热点。大量的研究报道,CCNB2在不同的恶性肿瘤中存在着表达的差异性,并且通过多种信号通路和分子途径参与肿瘤的发生发展和转移。CCNB2可能成为各类癌症诊疗和判断预后的生物学指标,有望为癌症的治疗提供一个有效靶点。当然,CCNB2在各种肿瘤中的作用是不同的,虽然其具体作用机制仍是无法明确,但是可作为今后肿瘤预防及治疗的重要研究方向进行突破。