癌-睾丸基因CDCA5高表达及蛋白磷酸化促进食管鳞状细胞癌生长的分子机制研究

Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is the most common malignant tumor of the upper digestive tract in China, but its etiology is still unclear. Using gene microarray and bioinformatics analysis, we had performed systematic identification of genes with a cancer-testis (CT) expression pattern in ESCC, and found a novel CT gene named CDCA5. CDCA5 is the only CT gene which is not only differentially expressed in ESCC, but also related to the prognosis of ESCC patients in silico. The purpose of this research is to study the mechanism of CDCA5 in ESCC and its expressive pattern in clinical patients’ samples, to analyze its relationship with disease progression and prognosis of ESCC patients, to uncover the molecular mechanism of CDCA5 overexpression in ESCC and its downstream regulatory genes, and to investigate the phosphorylation regulatory mechanism of CDCA5 protein by AURKA kinase in ESCC and the role of phosphorylation of CDCA5 protein in the growth of ESCC. This study will explore the molecular mechanism of the occurrence and development of ESCC from the perspective of the newly discovered CT gene CDCA5, and provide new ideas for clinical diagnosis and treatment of ESCC.

食管鳞状细胞癌是我国发病率最高的上消化道恶性肿瘤，其病因尚不明确。申请人利用基因芯片结合生物信息学分析，系统性进行食管鳞状细胞癌CT基因的筛选并发现CDCA5是唯一既在食管鳞癌与癌旁中差异性表达同时又与患者预后密切相关的CT基因。本研究拟围绕CDCA5在食管鳞癌中的作用机制，研究CDCA5在临床组织样本中的表达特征，分析其与患者疾病进展和预后的关系；研究食管鳞癌中CDCA5高表达的分子调控机制以及其下游调控的重要基因；研究食管鳞癌中AURKA激酶对CDCA5蛋白的磷酸化作用及其调控食管鳞癌细胞增殖的下游靶点，探讨CDCA5蛋白磷酸化在食管鳞癌生长中的重要作用。本研究将从新发现的CT基因CDCA5这个视点探索食管鳞癌发生发展的分子机制，为食管鳞癌的临床诊治策略提供了新思路。

研究背景：食管鳞状细胞癌是国内发病率最高的上消化道恶性肿瘤，且预后较差。癌睾丸基因（Cancer-testis genes，CTGs）是一种在恶性肿瘤和睾丸上皮中特异性表达的基因，目前已成为癌症免疫治疗的热门靶点，但CTGs在食管鳞状细胞癌中的表达模式和功能作用尚不清楚。.主要方法：我们通过整合多个公共数据库和我们前期119名食管鳞癌患者的转录组芯片数据，系统性筛选与食管鳞癌相关的CTGs。对于新确定的食管鳞癌预后相关CTGs，我们招募了独立的食管鳞癌患者队列，以通过免疫组化验证其关系。此外，还进行了相关的分子功能分析以确定潜在致癌机制。.研究数据：通过生物信息学分析，一共有21个基因被识别为食管鳞癌相关CTGs，其中13个为新发现的CTGs。其中，CDCA5在食管鳞癌组织中异常上调，并与不良预后显著相关（HR=1.85，95%CI:1.14–3.01，P=0.013）。在江苏省人民医院病例队列研究中发现，CDCA5免疫组化染色阳性表达与TNM分期升高和总生存率较低相关（CDCA5−/+患者分别为45.59%，28.00%，P<0.001）。同样的结果在另外一个病例队列中得到了证实。我们在徐州医科大学附属沭阳医院招募了247例食管鳞癌患者。生存分析显示，CDCA5免疫组化染色阳性患者的5年总生存率显著低于CDCA5阴性患者（15.8% vs 41.2%，P<0.001）。.我们进一步探索了CDCA5影响食管鳞癌发生发展的相关功能和机制。启动子区域中的H3K27组蛋白乙酰化可能导致食管鳞癌发生过程中CDCA5表达上调。在功能上，体外CDCA5功能获得和缺失的实验发现，CDCA5可以促进食管鳞癌细胞的增殖、侵袭、迁移、抗凋亡，并降低其对顺铂的药物敏感性。此外，裸鼠成瘤实验发现，敲降CDCA5可以抑制肿瘤生长。分子机制方面，CDCA5敲除导致G2/M期阻滞，进而影响细胞周期通路相关的分子（CCNA2、CCNB1、CDC25A 和PCNA）表达而发挥功能。.结论：通过整合公共数据库和我们的数据，我们第一次揭示了食管鳞癌相关的CTGs表达情况，并在食管鳞癌中共成功鉴定了13种新的CTGs。其中，CDCA5被认为是一种新的促癌基因，与食管鳞癌的不良预后显著相关，这表明它可能成为一个食管鳞癌预后相关的标志物，也可能会是食管鳞癌疫苗的潜在的免疫治疗靶点。