探秘 CDCA 基因家族：打开胶质母细胞瘤诊疗新大门

《Hereditas》：Mechanistic insights into CDCA gene family-mediated glioblastoma progression: implications for diagnosis, prognosis, and therapeutic targeting

为探究 CDCA 基因家族在胶质母细胞瘤（GBM）中的作用，研究发现其可作诊断和治疗靶点，意义重大。

　　在神秘的人体 “小宇宙” 里，大脑宛如一颗璀璨的明珠，可一旦被疾病 “恶魔” 缠上，后果不堪设想。胶质母细胞瘤（GBM）就是这样一种极其凶险的原发性脑肿瘤，它像一个疯狂生长的 “小怪兽”，恶性程度高、预后差，患者的五年生存率仅约 5%。目前，GBM 的治疗手段十分有限，常规的手术、放化疗效果不佳，就像给 “小怪兽” 挠痒痒，根本无法将其制服。而且，缺乏可靠的预后生物标志物，使得早期诊断困难重重，医生们常常 “摸不着头脑”，难以制定个性化的治疗方案。

为了打败这只 “小怪兽”，来自香港中文大学（深圳）医学院的研究人员挺身而出，开展了一项关于 GBM 的研究。他们把目光聚焦在 Cell Division Cycle-Associated（CDCA）基因家族上，试图揭开 GBM 的神秘面纱，找到新的诊疗突破口。经过一系列研究，他们发现 CDCA 基因家族在 GBM 的发展进程中扮演着重要角色，有望成为 GBM 的诊断生物标志物和治疗靶点。这一研究成果发表在《Hereditas》杂志上，为 GBM 的诊疗带来了新希望。

研究人员主要采用了多种技术方法。首先，对 12 种 GBM 细胞系和 6 种正常脑细胞系进行 RNA 提取和 cDNA 合成，之后运用 RT-qPCR 技术分析 CDCA 基因的表达水平。同时，借助 UALCAN、GEPIA2 等多个数据库，进行基因表达验证、预后意义评估、突变和拷贝数变异分析等。此外，还通过基因敲低实验，在 U87MG 细胞中探究 CDCA7 和 CDCA8 基因的功能。

下面来看看具体的研究结果：

1. CDCA 基因的表达及诊断潜力：研究人员利用 RT-qPCR 技术，对比了 12 种 GBM 细胞系和 6 种正常脑细胞系中 CDCA 基因（CDCA2、CDCA3、CDCA4、CDCA5、CDCA7 和 CDCA8）的表达水平，发现 GBM 细胞系中这些基因显著高表达。通过 ROC 曲线分析，进一步评估了 CDCA 基因在 GBM 诊断中的潜力，结果显示大部分基因的 AUC 值达到 1，这表明它们具有卓越的诊断准确性，能有效区分 GBM 细胞和正常脑细胞。
2. CDCA 基因表达的验证及与癌症通路的关联：研究人员借助 UALCAN、GEPIA2 和 GSCA 等数据库，对来自 TCGA 的 GBM 样本进行分析，验证了 CDCA 基因家族在 GBM 组织中的高表达情况。同时，GSCA 数据库的分析结果还揭示了 CDCA 基因与多种癌症相关信号通路（如细胞凋亡、细胞周期、上皮 - 间质转化和 DNA 修复）存在关联。
3. CDCA 基因的预后意义：研究人员运用 KM Plotter 工具和 GENT2 数据库，对 GBM 患者进行生存分析，发现 CDCA 基因高表达与患者较差的生存结局显著相关。例如，CDCA8 基因的高表达会使患者的生存风险增加，这意味着 CDCA 基因不仅可用于诊断，还能作为评估患者预后的重要指标。
4. CDCA 基因的突变和 CNV 分析：通过 cBioPortal 数据库对 CDCA 基因进行突变和拷贝数变异（CNV）分析，发现 393 例 GBM 样本中有 11 例（2.8%）存在 CDCA 基因突变，其中 CDCA2 和 CDCA8 突变较为常见。CNV 分析显示，CDCA2、CDCA3 和 CDCA8 基因的扩增比例较高。虽然基因突变对患者生存结局的影响不显著，但基因扩增可能是导致这些基因在 GBM 中异常表达的关键因素。
5. CDCA 基因的甲基化分析：利用 UALCAN 和 GSCA 数据库对 GBM 样本进行甲基化分析，发现 GBM 肿瘤样本中 CDCA 基因的启动子甲基化水平显著低于正常样本，且启动子甲基化水平与 mRNA 表达呈负相关。这表明 CDCA 基因的低甲基化可能促进其在 GBM 中的表达，其中 CDCA4 的甲基化水平与患者的生存结局密切相关。
6. CDCA 基因与免疫及功能状态的关联：借助 TISIDB 和 CancerSEA 数据库，研究人员发现 CDCA 基因与免疫抑制标志物及 GBM 的多种功能状态存在关联。比如，部分 CDCA 基因与免疫检查点 CD276 呈正相关，可能有助于肿瘤细胞逃避免疫监视；而 CDCA4 与 CD86 呈负相关。此外，CDCA 基因与细胞周期相关功能，特别是细胞增殖，呈现出显著的正相关。
7. miRNA - mRNA 网络分析：利用 miRNet 数据库构建 miRNA - mRNA 网络，研究人员发现 hsa-miR-138-5p 和 hsa-miR-200c-3p 与 CDCA 基因相互作用密切。在 GBM 组织和细胞系中，这两种 miRNA 均显著下调，且它们的 AUC 值为 1.00，具有完美的诊断准确性，有望成为 GBM 诊断的重要分子标志物。
8. PPI 网络及相关分析：研究人员使用 STRING 和 Genemania 数据库构建 CDCA 蛋白的 PPI 网络，通过 Venn 图分析找到 26 个共同的结合蛋白。利用 DAVID 工具进行基因富集分析，发现这些结合蛋白在细胞周期、染色体分离等关键过程中显著富集。此外，研究还发现 CDCA 基因表达与免疫细胞浸润存在相关性，并且其表达水平与多种抗癌药物的敏感性相关，这意味着靶向 CDCA 基因可能会增强 GBM 的化疗效果。
9. CDCA7 和 CDCA8 基因的功能验证：在 U87MG 细胞中对 CDCA7 和 CDCA8 基因进行敲低实验，结果显示细胞的增殖、集落形成和迁移能力均明显下降。这表明 CDCA7 和 CDCA8 基因对维持 GBM 细胞的恶性表型至关重要，是潜在的治疗靶点。

总的来说，该研究表明 CDCA 基因家族在 GBM 中显著高表达，具有强大的诊断和预后潜力。它们参与了关键的致癌通路和免疫调节过程，对 GBM 的发展起着重要作用。功能验证实验进一步证实 CDCA7 和 CDCA8 是潜在的治疗靶点。这一研究为 GBM 的诊疗提供了新的方向，未来可以在临床前动物模型中进一步探索靶向 CDCA 基因的治疗效果，并开展临床试验，评估其作为单一疗法或与现有疗法联合使用的潜力，有望为 GBM 患者带来新的生机。但该研究也存在一些局限性，如仅使用了 U87MG 细胞系进行基因敲低实验，研究数据主要依赖 TCGA 数据库，药物敏感性预测结果需要进一步实验验证等。不过，这并不影响该研究的重要价值，相信随着后续研究的不断深入，CDCA 基因家族将在 GBM 的诊疗中发挥更大的作用。