基于TOP2A蛋白和基因评估的前列腺癌预测：TOP2A在前列腺癌中的应用

摘要

介绍

已鉴定出两种同源但不同的II型人类拓扑异构酶亚型：1531氨基酸170kDa DNA拓扑异异构酶IIα（TOP2A）和1621氨基酸180kDa DNA拓扑异构酶IIβ（TOP2B），由高度相关的TOP2A公司和TOP2B排名基因，分别[1,2]. TOP2A在DNA合成和转录以及有丝分裂期间的染色体分离中起着重要作用[1]. 除生理功能外，据报道，TOP2A是活跃增殖细胞的敏感和特异标记物（在S、G晚期₂和细胞周期的M期），这表明其在癌症研究中的重要性[1].

在男性中，前列腺癌、肺癌、支气管癌和结直肠癌占2010年所有新诊断癌症的52%[三]. 一般来说，前列腺癌（PCa）单独占男性发病病例的28%（217730）[三]. 这种疾病在临床行为上表现出相当大的变异性[4]. 许多（如果不是大多数的话）前列腺癌在临床上是惰性的，而其他前列腺癌在临床上具有侵袭性，具有转移性和致命性[4]. 对于局限性前列腺癌，治疗方案包括积极监测、决定性手术切除（根治性前列腺切除术）或放射治疗[4]. 越来越需要预后生物标记物来准确地将患者分层以进行适当的风险适应治疗[4]. TOP2A显然是一种增殖标记物，PCa中的增殖测量已反复显示可提供预后信息[4-11]. 然而，关于前列腺癌中TOP2A表达的信息很少[6].

在本研究中，我们通过相关免疫组织化学（IHC）和荧光分析显示了TOP2A在前列腺癌预后中的重要性就地杂交（FISH）在前列腺癌中具有良好的预后价值，并与患者的生化和病理数据以及生化无复发生存率（BRFS）相结合。据我们所知，这是首次结合BRFS和大量PCa的其他临床数据进行TOP2A蛋白和基因数字评估和分形分析的研究。

患者和方法

结果

IHC和FISH信号

如图所示，在肿瘤细胞中观察到TOP2A的IHC尖锐和特异性核染色​图1。1.橙色信号TOP2A公司观察到17号染色体着丝粒区的基因和绿色信号；然而，在TOP2A公司在任何肿瘤样本中都发现了基因和17号染色体（图​（图22).

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图1

前列腺癌TOP2A免疫染色200倍镜下显示3+染色（A）；2+染色（B）；1+染色（C）；阴性染色（D）。

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图2

荧光原位杂交的示例TOP2A公司基因（橙色）和17号染色体（绿色）没有拷贝数改变。

TOP2A和生化病理数据

TOP2A水平较高的患者表现出较高的Gleason评分和较高的术前PSA水平(第页 = 0.018和第页 = 分别为0.011）。此外，TOP2A高表达的患者BRFS较短(第页 = 0.001; 图​图3），三)，如表所示​表2。2另一方面，Gleason评分为7（3+4）的肿瘤与Gleason得分为7（4+3）的肿瘤在TOP2A IHC表达方面没有差异。

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图3

生化无复发生存曲线显示那些表达高水平TOP2A蛋白的病例的存活率较低。

表2

TOP2A表达与生化复发的关系-自由生存

TOP2A强度	中值的（个月）	第页*
1+（弱）	60.230	0.001
2+（中等）	29.375
3+（强）	16.743

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*统计意义重大第页值低于0.05。

在多变量分析中，TOP2A仍然是BRFS的独立预后因素，相对风险为1.98(第页 = 0.001; 95%置信区间1.338–2.93）。因此，与TOP2A阴性或TOP2A较低的病例相比，TOP2A较高的病例表现出较短的BRFS。SV侵入的存在（危险比=3.038；第页 < 0.001; 95%可信区间1.755–5.256）也是BRFS的独立预后因素（表​（表3三).

表3

生化复发的多元分析-自由生存

变量	危险比	95%CI公司	第页*
TOP2A（较高强度）	1.98	1.338 – 2.93	0.001
精囊侵犯（存在）	3.038	1.755 – 5.256	<0.001

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*统计意义重大第页低于0.05的值。

分形分析

在20个随机选择的病例中，TOP2A强度的中位数为1.754。TOP2A水平较高（TOP2A强度≥1.754）的患者表现为血管淋巴管浸润和较高的Gleason评分(第页 = 0.033和第页 = 分别为0.025）。此外，TOP2A高表达（TOP2A强度≥1.754）的患者BRFS较短(第页 = 0.001; 图​图44).

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图4

生化复发-自由生存曲线涉及随机选择的20例病例子集的分形分析，显示TOP2A蛋白表达水平较高者的存活率较低。

讨论

癌细胞的细胞动力学分析就地（例如，通过Ki-67抗原表达或有丝分裂计数）越来越多地用于评估各种人类恶性肿瘤的预后和/或生物学行为[12]. TOP2A是一种核酶，控制DNA拓扑结构和细胞周期进程[13]. 它主要支持DNA解卷、细胞周期后期的染色体分离和DNA复制，通过创建一个DNA连接的蛋白质门，另一个完整的DNA双链通过该门[14]. 这种酶是正常组织和肿瘤组织中细胞增殖的标志[15]. 在恶性细胞中，TOP2A蛋白的过度表达不仅反映了这些细胞的增殖优势，还反映了恶性转化和脱分化引起的质量变化[12]. IHC方法就地TOP2A的测定已被广泛验证，并表明它能准确反映福尔马林固定石蜡包埋的人体组织中的酶活性，从而对其他肿瘤的预后和预测具有重要意义[16].

这是第一项将TOP2A的基因和蛋白质评估整合到最大系列前列腺癌中的研究。此外，还进行了分形图像分析，以确认随机选择案例的子集中的数字评估。此外，我们首次将所有这些数据与BRFS曲线联系起来。

关于TOP2A的IHC表达模式，发现了阳性核染色。此外，在一些病例中还发现了额外的弥漫性弱细胞质染色，如Faggad等.[17]和哥特利布等.[18]在他们各自的研究中也有报道。通过对大多数文献的验证，我们发现TOP2A的表达预示着预后不良。表达较高蛋白的患者Gleason评分较高，术前PSA水平较高，BRFS较短。事实上，癌症的高增殖率通常与较差的临床结果相关[4]. 根据Faggad的说法等.[17]TOP2A水平升高导致生存率降低的一个原因可能是肿瘤细胞增殖增强，从而导致肿瘤侵袭性增加。在多变量分析中，TOP2A阳性仍然是BRFS的一个独立预后因素，同时伴有SV侵袭。

TOP2A增加在恶性细胞中是常见的，但不是特异性的[19]. 据奥康纳介绍等.[19]，有几种机制可以解释这些细胞中的这种上调。首先，pRB和p53都是拓扑异构酶IIα的负调控因子，在恶性细胞中都被灭活或删除[14]. 失活或缺失的pRB或p53有望增加这种酶的表达[19]. TOP2A过表达的另一种可能机制是扩增编码基因，如HER2的编码基因/neu（新）[19]. 两个HER2/neu（新）和TOP2A公司位于17号染色体长臂上，一个基因位点的扩增可能同时过度表达这两个基因[19]. 在本研究中，我们没有发现TOP2A公司FISH中的状态。辛德贝克等.[14]发现TOP2A公司扩增对原发性乳腺癌患者的预后无显著影响，仅蛋白表达（IHC）与这些患者的预后有关。根据这项研究，蛋白质表达可能比TOP2A公司扩增或缺失预测接受蒽环类化疗的乳腺癌患者的预后[14]. 在我们小组的另一项研究中[20]，TOP2A公司在软组织肉瘤中，扩增与FISH结果无关。据Werneck称等.[20]TOP2A表达的增加似乎不仅仅是基因扩增的结果。这一发现的解释尚不清楚；这可能是由于转录后调控[20]. 这证实了对乳腺癌等其他实体肿瘤的研究[21,22]和胃癌[23]. Werneck公司等.[20]建议在任何肿瘤中检测TOP2A的预后或预测价值时，应分别评估基因扩增和蛋白表达。

TOP2A的高表达通常与肿瘤的高水平细胞增殖和低组织分化有关[24]. 这种酶的过度表达与乳腺癌等不同肿瘤的不良预后之间的关系已有报道[19]、尿路上皮性膀胱癌[12]、喉癌[15]，膀胱癌[24]和卵巢癌[17]. 另一方面，尽管大多数文献研究表明TOP2A高表达与较低的生存率和更具侵袭性的肿瘤相关，但也有研究表明相反。布雷德尔等.[25]结论：TOP2A和Ki-67的高表达似乎与胶质母细胞瘤患者生存期延长有关。在最近的一项工作中，辛德贝克等.[14]表明TOP2A IHC阳性预测乳腺癌患者转移和死亡的风险较低。雁鸣声等.[26]证明TOP2A高表达与接受辅助化疗的术后非小细胞肺癌（NSCLC）患者更好的无病生存相关。这些结果不一致的一个原因是，这些患者接受了辅助化疗，而高级别肿瘤往往对这种治疗有更好的反应。雁鸣声等.[26]假设辅助化疗可能克服表达高水平TOP2A蛋白的癌症的不良生物学。根据后一项工作，与低表达的患者相比，高表达该酶的NSCLC患者可能能够从辅助化疗中获得更多益处，这强调了TOP2A对此类患者的预测重要性[26].

PCa的增殖测量通常是通过研究活跃循环细胞中存在的Ki-67分子来完成的[5]. PCa中Ki-67的IHC已被证明具有预后重要性（Ki-67高表达的肿瘤往往预后较差，肿瘤Ki-67值高也可预测前列腺癌根治术后肿瘤复发）[5]. 由于在许多人类疾病中发现TOP2A与Ki-67密切相关，Willman等.[5]提示TOP2A IHC可能获得类似的预后信息，其优点是酶是治疗PCa患者药物的靶点。然而，有关TOP2A和PCa临床病理参数的文献很少。沙利文等.[7]结果表明，该酶的表达量随阶段和等级的增加而增加，且前进阶段是TOP2A表达的较强预测因子。威尔曼等.[5]和哈斯比等.[8]在他们各自的工作中，证明了具有最高酶表达的前列腺癌分化更差，并且具有最高的Gleason评分。休斯等.[6]结果表明，TOP2A的表达随着Gleason评分的增加和激素敏感性的增加而增加。墨菲等.[9]表明增加了TOP2A公司拷贝数与不良临床特征相关，包括高Gleason评分、高分期、雄激素抵抗、，HER2型在多变量分析中，扩增和存活率降低。在最近的一项研究中，Karnes等.[10]证明PCa患者发展系统性进展（SP）的时间与TOP2A蛋白表达显著相关：在酶蛋白水平较高的患者中观察到较高的5年SP率。艾达等.[11]结果表明，TOP2A蛋白表达可预测手术治疗后Gleason评分≥7分的PCa患者的SP和死亡，尤其是无ERG过度表达的PCa。马尔霍特拉等.[4]证明三标记增殖指数（包括Ki-67、TOP2A和E2F1）改善了前列腺癌的预后；它预测了前列腺癌根治术后的生化复发。

阿伦达等.[27]与Gleason评分为7（3+4）的患者相比，Gleason评分为7（4+3）的前列腺癌患者出现生化复发的几率更高。此外，他们还表明，初级Gleason模式4仍然是PCa患者生化复发发生的独立预后因素[27]. 虽然Gleason 7组[（3+4）和（4+3）]两组患者之间的临床差异已基本清楚，但我们发现他们之间的TOP2A表达没有差异。我们认为TOP2A可能与致癌的早期阶段和形态未分化无关（至少本身无关），这可能导致进一步的肿瘤生物学行为。然而，当分析所有Gleason评分时，TOP2A的表达存在显著差异，表明该蛋白可能出现在更多不同的病变中。此外，生化复发患者肿瘤中TOP2A的存在之间的绝对关系表明，该蛋白与肿瘤发展的晚期有关。

TOP2A除了作为增殖标记物的重要作用外，如上所示，它还是多种化疗药物的分子靶点，包括蒽环类药物，如阿霉素和足叶乙甙[19]. 这些细胞毒试剂结合DNA拓扑异构酶II复合物并抑制DNA的降级[19]. 这将TOP2A转化为一种生理毒素，并引入高水平的永久性双链断裂，这些断裂由确保基因组完整性的蛋白质检测[28]. 由于这一机制的激活，大量DNA断裂的细胞被凋亡所消除[28]. 恶性细胞对这些抗肿瘤药物（也称为topo II毒素）的敏感性或耐药性与TOP2A表达水平成正比[11,14]. 在前列腺癌方面，有几个II期临床试验使用足叶乙甙或多西紫杉醇与其他化疗药物联合治疗雄激素敏感转移性前列腺癌和激素抵抗型前列腺癌，结果令人满意[29-31].

前列腺癌的生物学行为仍然对研究人员和泌尿科医生提出挑战。虽然一些患者表现为无需治疗的无痛性疾病，但其他患者表现为具有不可避免进展的侵袭性疾病。因此，一个良好的辅助和靶向治疗的预后和预测标记物将非常有用。从这个意义上说，TOP2A正在成为许多抗癌药物的重要分子靶点，几项实验工作清楚地表明，细胞对这种酶的敏感性取决于其高水平[30]. 总之，我们发现前列腺癌患者TOP2A蛋白的高表达是预后不良的强烈指示。此外，由于TOP2A是许多抗肿瘤药物的靶点，因此在常规实践中对该标记物的IHC评估可以成为一个强有力的工具，用于选择适当的积极治疗（使用辅助化疗）、特定靶点治疗和最合适的手术方法，以改善前列腺癌患者的预后。此外，我们首次展示了TOP2A公司在这类肿瘤中未观察到基因拷贝数的改变。因此，TOP2A蛋白的高表达与PCa中的基因扩增无关。此外，TOP2A蛋白评估具有预后重要性，并且由于其与不良预后的关系，活检中的TOP2A IHC评估可以成为为PCa患者选择最合适的手术和临床方法的重要工具。

竞争性利益

提交人声明没有利益冲突。

作者的贡献

MFR撰写了手稿，并参与了数据分析和解释。SV帮助起草了手稿。LTDC进行了统计分析。FC、PAP、AB和XB进行了分形分析。FPF和GCG参与提供研究材料或患者，以及收集和汇编数据。FAS提供了财务支持、研究材料或患者的提供以及行政支持。IN和SP进行免疫分析。RMR参与了构思和设计，以及数据分析和解释，提供了资金支持和稿件的最终批准。所有作者阅读并批准了最终手稿。

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