宮頸癌細(xì)胞表觀遺傳改變

邢潔 朱筧青

【摘 要】表觀遺傳專指DnA序列不發(fā)生變化，而基因表達(dá)卻發(fā)生可遺傳的改變。由于表觀遺傳可激活人乳頭瘤病毒（HPV）致癌基因，進(jìn)一步導(dǎo)致宿主細(xì)胞癌基因激活及抑癌基因的失活。因此表觀遺傳改變?cè)趯m頸癌及癌前病變的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要的作用。

【關(guān)鍵詞】表觀遺傳學(xué)；遺傳；宮頸癌；人乳頭瘤病毒

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全世界目前每年新發(fā)宮頸癌病例數(shù)已超過470000例，而導(dǎo)致宮頸癌發(fā)病的主要因素已明確為高危型HPV感染，另外與之相關(guān)環(huán)境因素還有：病毒感染、性生活過早、有多個(gè)性伴侶、多次流產(chǎn)、早育、吸煙、吸毒。這些環(huán)境變化均可能是表觀遺傳異常始動(dòng)因素，在宮頸癌前病變及宮頸癌的發(fā)生發(fā)展過程中，都已明確發(fā)現(xiàn)許多表觀遺傳學(xué)行為異常。而這種異常從HPV感染后病毒固有癌基因激活，到宿主細(xì)胞癌基因激活，癌細(xì)胞產(chǎn)生、生長(zhǎng)、分化以及癌細(xì)胞的凋亡抑制中這一完整的腫瘤行為中均起著重要的作用。因此宮頸癌中表觀遺傳現(xiàn)象的研究，對(duì)于宮頸癌病因?qū)W研究存在重要的意義。

表觀遺傳學(xué)是一門新興學(xué)科，它致力于研究不依賴于DNA序列的、可傳代的基因表達(dá)，著眼于探索表觀遺傳的信息傳遞方式及其機(jī)制。表觀遺傳（epigenetic）是指DNA序列并不發(fā)生變化，而基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變。其主要機(jī)制是由細(xì)胞內(nèi)除遺傳信息以外的其他可遺傳物質(zhì)所誘發(fā)且在細(xì)胞發(fā)育和增殖過程中能夠穩(wěn)定傳遞。由于表觀遺傳的非DNA依賴性，造成其無論在有絲分裂還是減數(shù)分裂中，都不會(huì)發(fā)生丟失[ 1 ]。表觀遺傳改變主要包括：DNA甲基化、組蛋白修飾（包含甲基化、乙?；⒘姿峄?、泛素化、遍蛋白化等化學(xué)反應(yīng)）、小分子干擾RNA（siRNA），非編碼RNA、微小RNA（miRNA），與Piwi蛋白相作用的RNA（piwiRNA）作用、DNA和組蛋白間的相互作用、染色體重組以及核組裝。正是通過這些表觀遺傳改變，生物體才能對(duì)外界環(huán)境保持敏感性，適應(yīng)外界應(yīng)激，而同時(shí)，病態(tài)的表觀遺傳改變則可能引起細(xì)胞癌變，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。

HPV感染是宮頸癌最重要始動(dòng)因素。迄今，已知HPV型別超過100余種，根據(jù)惡性程度的不同，可分為低危型、中危型和高危型，其中HPV16、18、31、33、35、39、51、52、56等高危型是引起高級(jí)別宮頸癌前病變（CINⅡ、CINⅢ）和宮頸癌及的重要因素[2]。

HPV感染后，病毒可與宿主基因發(fā)生整合，調(diào)控自身生命周期以及宿主環(huán)境，導(dǎo)致宮頸癌的發(fā)生。HPV病毒中，E2為HPV病毒的抑癌基因，而E6、E7則是癌基因。單純HPV感染的情況下，HPV DNA以單鏈環(huán)狀的游離形式存在于正常宿主細(xì)胞中，其長(zhǎng)控制區(qū)（LCR）E2結(jié)合位點(diǎn)的CpG島處于去甲基化狀態(tài)，E2結(jié)合于該島，對(duì)E6/E7的表達(dá)起負(fù)反饋?zhàn)饔?，抑制癌基因表達(dá)[3]。Bhattacharjee[ 4 ]通過對(duì)HPV16和HPV18體外研究發(fā)現(xiàn)，HPV DNA CpG島甲基化狀態(tài)參與病毒基因表達(dá)調(diào)控。LCR可通過CpG島表觀遺傳甲基化狀態(tài)改變開啟癌基因啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性。LCR區(qū)E2結(jié)合位點(diǎn)的CpG島-4和+3位的胞嘧啶甲基化后，全甲基化狀態(tài)的E2無法與其同源DNA的結(jié)合，使得E2介導(dǎo)的病毒基因轉(zhuǎn)錄開啟，失去其對(duì)癌基因E6、E7的抑制作用，從而使E6、E7表達(dá)增加，當(dāng)抑癌基因失效癌基因激活的情況下，宿主細(xì)胞染色體不穩(wěn)定性出現(xiàn)明顯的增加，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞突變和基因組區(qū)域性的重組，使HPV基因片段整合進(jìn)入宿主細(xì)胞的染色體中[3]。整合后的HPV病毒進(jìn)一步引起宿主細(xì)胞異常的表觀遺傳改變。Burgers[ 4 ]證實(shí)，與宿主細(xì)胞整合后，癌蛋白E7不僅可以誘導(dǎo)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（DNMT1）活化，還能夠調(diào)控組蛋白去乙酰化酶（HDAC）的表達(dá)，其通過這兩種表觀遺傳變化開啟細(xì)胞增殖通路，產(chǎn)生永生化的癌細(xì)胞。

表觀遺傳改變不僅僅發(fā)生在宮頸正常細(xì)胞的癌變過程中，在細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和凋亡過程中，表觀遺傳改變還起到誘導(dǎo)進(jìn)一步癌基因和抑癌基因表達(dá)失調(diào)的作用

DNA甲基化是哺乳動(dòng)物維持細(xì)胞正常表型的重要生理過程。正常情況下，CpG島往往處于未甲基化狀態(tài)，其余基因組則處于甲基化狀態(tài)；若CpG島出現(xiàn)異常甲基化，則該基因啟動(dòng)子區(qū)激活，細(xì)胞出現(xiàn)異常轉(zhuǎn)化。

在宮頸癌細(xì)胞分裂、分化相關(guān)的過程中，已知的主要變化為DNA超甲基化。CYCLIN D1和MYC基因發(fā)揮著調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程的作用，它們的超甲基化可直接引起正常細(xì)胞周期失調(diào)[5]。在宮頸腺癌中，APC的超甲基化現(xiàn)象十分多見，該基因起到維持細(xì)胞粘附及細(xì)胞間信號(hào)傳遞的作用，其在宮頸腺癌中遺傳表達(dá)可能與宮頸腺癌較強(qiáng)的轉(zhuǎn)移性相關(guān)[6]。SFRP1和DKK3是Wnt途徑的重要調(diào)節(jié)因子，它們的超甲基化表現(xiàn)則常出現(xiàn)在高侵襲性宮頸癌的細(xì)胞株中，Anita Szalmás[5]認(rèn)為這兩個(gè)抑癌基因的改變可作為侵襲性宮頸癌的標(biāo)志。RAR-2[7]和POU2F3[5]均是起到抑制角化細(xì)胞惡變作用的抑癌基因，其CpG島出現(xiàn)超甲基化與角化性宮頸癌密切相關(guān)。PTEN、CYCLIN A1、FHIT和P16INK4A是常見的抑癌基因，它們?cè)谡{(diào)控細(xì)胞的增殖、分裂分化和凋亡中起著重要作用，若該基因發(fā)現(xiàn)超甲基化，往往預(yù)示著此類宮頸癌惡性程度高、預(yù)后不良且有較高的復(fù)發(fā)率[5-8]。另外已發(fā)現(xiàn)超甲基化后影響正常細(xì)胞周期和細(xì)胞正常凋亡的基因還有RASSF1A、P73、PEG3、DAPK1、FANCF等[5-9]。而MGMT的遺傳表觀遺傳改變則是啟動(dòng)子去甲基化，該基因在正常細(xì)胞中，起著修復(fù)DNA點(diǎn)突變，維持正常細(xì)胞凋亡進(jìn)程的作用[5]，MGMT基因異常與腫瘤烷化劑耐藥有著一定的相關(guān)性。

隨著表觀遺傳學(xué)研究的進(jìn)展，宮頸癌的表觀遺傳變化將不斷被發(fā)現(xiàn)，研究者們致力于將難以捉摸的環(huán)境變化轉(zhuǎn)化為明確的分子學(xué)改變，從而尋找疾病的共性，區(qū)別不同腫瘤細(xì)胞的個(gè)性。進(jìn)而以這些表觀遺傳變化為依據(jù)，以求在分子水平上對(duì)宮頸癌進(jìn)行的分子學(xué)診斷、治療方案指導(dǎo)、并進(jìn)行預(yù)后評(píng)估。更是希望通過對(duì)癌癥基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，探索正常細(xì)胞惡變的最終始動(dòng)因素，從而找到其關(guān)鍵變化點(diǎn)，探索出切斷這些關(guān)鍵變化點(diǎn)的方法，發(fā)掘出更多的癌癥治療方案。

參考文獻(xiàn)

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