宮頸癌的發(fā)病機制、藥物治療及新治療策略

陳一凡，戚 欣，李 靜，劉 明

（中國海洋大學 醫(yī)藥學院，山東 青島 266003）

宮頸癌是女性常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率僅次于乳腺癌。目前，全球每年宮頸癌新發(fā)病例超過46萬，我國則每年新增13萬余例，占全球病例的28 %以上。同時臨床病例顯示，近年宮頸癌發(fā)病呈現(xiàn)地區(qū)增長及發(fā)病年齡提前等特點。由于宮頸癌對女性的健康造成重大威脅，針對宮頸癌治療的研究始終是人們密切關注的焦點。本文將對宮頸癌的發(fā)病機制、藥物治療方案及其缺陷，及藥物治療的新策略等方面做出綜述。

1 人乳頭瘤病毒與宮頸癌

德國科學家Harald zur Hause發(fā)現(xiàn)宮頸癌主要由持續(xù)感染高危型人乳頭瘤病毒（HPV）引起，這項重大發(fā)現(xiàn)使宮頸癌成為目前唯一病因明確的惡性腫瘤，并因此獲得2008年諾貝爾生理學及醫(yī)學獎。HPV是一種小型無包膜的DNA病毒，目前已鑒別出超過150種HPV病毒，其中高危型HPV 16和HPV 18能導致約70 %宮頸癌發(fā)生[1]。

1.1 HPV基因組結(jié)構及其編碼蛋白的功能

HPV基因組可分為3個功能區(qū)，包括早期轉(zhuǎn)錄區(qū)（E區(qū)）、晚期轉(zhuǎn)錄區(qū)（L區(qū)）和上游調(diào)控區(qū)（URR區(qū)）。E區(qū)長約4500 bp，編碼早期蛋白E1、E2、E4、E5、E6和E7，參與調(diào)節(jié)病毒的生命周期并調(diào)控DNA復制、轉(zhuǎn)錄和病毒蛋白的翻譯[2]。E6和E7是主要的致癌蛋白，其中E6是一種沒有酶活性的小分子蛋白，相對分子質(zhì)量（Mr）為(16～18)×103；E7是一種細胞周期調(diào)節(jié)因子，含有98個氨基酸，Mr約為12×103。L區(qū)長約3000 bp，編碼晚期蛋白L1和L2，是病毒的衣殼蛋白，參與細胞表面吸附、病毒顆粒包裝及病毒進入細胞質(zhì)等過程。URR區(qū)含有順式調(diào)節(jié)單位以及病毒復制的起點，負責調(diào)控病毒遺傳物質(zhì)的復制和轉(zhuǎn)錄。

持續(xù)感染HPV會引起病毒DNA整合入宿主細胞的基因組中，其中編碼E6、E7的基因及其上游URR區(qū)被保留，其他大多數(shù)早期基因和晚期基因則被破壞，而起重要表達調(diào)控作用的E2基因失活導致E6/E7的表達失去調(diào)控，在宿主細胞中過量表達，參與宮頸癌的發(fā)生。

1.2 HPV的致癌機制

1.2.1 E6/E7的轉(zhuǎn)化機制 高危型E6/E7蛋白在細胞內(nèi)的表達是感染HPV引發(fā)細胞癌變的關鍵。其中E6蛋白最重要的作用是導致p53蛋白的泛素化降解[3]。p53蛋白是一種重要的腫瘤抑制因子，能促進細胞凋亡，還有阻滯細胞周期、抑制腫瘤血管生成等作用。E6蛋白上有多個p53蛋白結(jié)合位點，能與泛素連接酶E6-AP形成E6-E6-AP復合物后募集并泛素化p53蛋白，促進p53經(jīng)由蛋白酶體降解，從而使p53蛋白失去正常功能，進而抑制凋亡，導致腫瘤發(fā)生[4]。此外，E6也能降解與p53相似結(jié)構的p53家族另兩個成員p63β和p73。

高危型E7蛋白則通過與視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白retinoblastoma（Rb）結(jié)合，發(fā)揮周期調(diào)控作用[5]。Rb蛋白是一種口袋蛋白，能與轉(zhuǎn)錄因子E2F形成復合物，阻斷E2F依賴的S期相關基因表達，發(fā)揮腫瘤抑制作用。E7通過泛素連接酶Cullin2招募并經(jīng)蛋白酶體降解Rb，因此E2F可持續(xù)發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活作用，細胞進入S期[6]。另一方面，E7能與Cyclin/CDK復合物結(jié)合，促進Rb磷酸化，釋放E2F并發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性，促進細胞過度增殖。

1.2.2 增殖信號通路的持續(xù)激活 致癌蛋白E6/E7還能激活其下游一些與增殖相關的信號通路。PI3K/AKT信號通路是腫瘤細胞存活所需要的主要信號通路，PI3K位于AKT上游，能調(diào)節(jié)AKT的活化。而AKT具有廣泛的下游靶標，能調(diào)控細胞增殖，細胞生長，血管生成和細胞存活[7]。因此這條信號通路與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移及耐藥均密切相關。多個研究表明E6蛋白能通過多種機制激活這條信號通路，包括持續(xù)激活PI3K/AKT/mTOR上游的受體酪氨酸激酶，如表皮生長因子受體（EGFR）[8]，還能抑制PI3K的抑制因子PTEN繼而引起AKT活化[9]。另外，研究證明在表達E7的細胞中AKT的活性顯著上調(diào)，且這種上調(diào)作用與E7對Rb蛋白的抑制相關[4]，表明致癌蛋白E7同樣也能激活PI3K/AKT信號通路。

1.2.3 端粒酶的激活 端粒酶活性升高也是HPV致癌的機制之一。端粒位于染色體末端，能穩(wěn)定染色體功能，調(diào)節(jié)細胞生長。端粒的長度隨著細胞增殖不斷縮短，當端?？s短至一定程度，細胞將停止分裂。而端粒酶是一種反轉(zhuǎn)錄DNA合成酶，由端粒RNA（hTR）、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（hTERT）和端粒酶相關蛋白（TP1）等亞單位組成。hTERT能激活端粒酶，使其以端粒RNA為模板，合成端粒結(jié)構，從而穩(wěn)定端粒長度，賦予細胞不斷復制的潛能，從而實現(xiàn)永生化。文獻報道，一方面，E6能與c-Myc和NF-X1蛋白形成復合物結(jié)合于hTERT啟動子區(qū)域，調(diào)節(jié)hTERT轉(zhuǎn)錄[10]。另一方面，E6-E6-AP復合物能通過泛素蛋白酶體途徑降解hTERT的抑制因子NFX1-91[11]。因此，E6蛋白能在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)hTERT的表達從而增加端粒酶的活性，實現(xiàn)腫瘤細胞的永生化[10]。

1.2.4 postsynaptic density protein/drosophila disk large tumor suppressor/zonula occludens-1 (PDZ)結(jié)構蛋白的失活 含有PDZ結(jié)構域的蛋白能特異性識別并作用于其靶蛋白C端的4個氨基酸殘基[12]，調(diào)節(jié)細胞黏附，緊密連接，細胞極性和信號通路等生物過程。部分含有PDZ結(jié)構域的蛋白是腫瘤抑制因子，如缺失將有利于腫瘤發(fā)生[13]。致癌蛋白E6的極性羧基末端有一段能結(jié)合PDZ蛋白的保守區(qū)域，能與宿主細胞中的多個PDZ蛋白發(fā)生作用[14]。其中hDlg蛋白是最早被發(fā)現(xiàn)能與E6結(jié)合的宿主PDZ蛋白，參與E-鈣粘蛋白對上皮細胞的連接。E6與hDlg蛋白的第二個PDZ結(jié)構域相互作用，再經(jīng)泛素蛋白酶體系統(tǒng)降解hDlg，從而引起細胞骨架紊亂，誘發(fā)細胞浸潤轉(zhuǎn)移。此外，MAGI、MUPP1以及TIP2/GIPC等蛋白均能被E6識別[15]，進而通過泛素蛋白酶體途徑降解，失去活性。

2 宮頸癌的藥物治療

目前，臨床治療宮頸癌的方案主要包括手術治療、放射治療（放療）和化學藥物治療（化療）。傳統(tǒng)觀點認為，宮頸癌對化療藥物不敏感。因此，治療通常會選擇手術和放療。然而，隨著研究逐步深入，大量的實驗成果及臨床的實踐均證實，手術和放療并不能做到完全控制和消除宮頸癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。隨著化療藥物更新?lián)Q代、給藥的方法及途徑逐漸改良，藥物治療逐步成為宮頸癌治療的一種重要手段。

2.1 傳統(tǒng)的化療藥物

傳統(tǒng)化療藥物主要包括以順鉑為代表的鉑類藥物、紫杉醇類藥物、喜樹堿類藥物以及長春花堿類藥物。美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡（NCCN）在2018年公布的《宮頸癌臨床實踐指南》中推薦目前同步放化療藥物首選順鉑單藥或順鉑聯(lián)合氟尿嘧啶治療宮頸癌。順鉑是第一代鉑類抗腫瘤藥物，能和細胞核內(nèi)的DNA堿基結(jié)合，造成DNA損傷，破壞DNA復制和轉(zhuǎn)錄，從而抑制細胞的增殖或促進細胞凋亡。但使用順鉑會出現(xiàn)較大的不良反應，包括腎毒性、骨髓抑制及胃腸道反應等。此外，由E6/E7引起的下游增殖相關信號分子的活化會介導腫瘤細胞對順鉑產(chǎn)生耐藥[16]。

2.2 靶向治療藥物

EGFR是表皮生長因子受體（HER）家族成員之一，廣泛分布于哺乳動物上皮細胞、膠質(zhì)細胞、成纖維細胞等細胞表面，對維持細胞生長、增殖、存活等發(fā)揮重要的作用。因此，使用EGFR特異性的單克隆抗體——西妥昔單抗能阻礙EGFR與其配體結(jié)合，阻斷細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導途徑，從而抑制腫瘤細胞的增殖，誘導腫瘤細胞的凋亡，減少基質(zhì)金屬蛋白酶和血管內(nèi)皮生長因子的產(chǎn)生[17]。另外，臨床上還使用一些EGFR的小分子抑制劑，例如吉非替尼、厄洛替尼等。然而研究表明，西妥昔單抗的單藥使用并不能抑制人宮頸癌細胞HeLa增殖，需要與鉑類抗腫瘤藥物聯(lián)合使用，能增強鉑類藥物的增殖抑制作用[18]。

另外，血管生成抑制劑也廣泛應用于宮頸癌的治療中。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是血管內(nèi)皮細胞特異性的肝素結(jié)合生長因子，能與VEGFR結(jié)合，激活多條信號通路，調(diào)控細胞存活、增殖及轉(zhuǎn)移，并加速血管生成，為腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移提供充足的營養(yǎng)[19]。因此靶向VEGF能通過抑制血管生成達到抗腫瘤的作用。貝伐單抗是被美國FDA批準上市的第一個抑制血管生成的抗腫瘤藥物[20]。臨床研究表明，由羅氏公司生產(chǎn)的貝伐單抗——Avastin在使用時有一定副作用，包括胃腸穿孔/傷口開裂綜合癥、高血壓危象、腎病綜合征及充血性心力衰竭等。另外，作為一種治療用蛋白質(zhì)，貝伐單抗必然存在著潛在的免疫原性。盡管目前臨床研究中抗體發(fā)生率尚未由充分的結(jié)論，但這仍需要足夠多的臨床樣本進行驗證。

3 宮頸癌治療的新手段及新策略

目前，宮頸癌治療所使用的傳統(tǒng)藥物特異性差，且有嚴重的耐藥；靶向藥物可能引起十分嚴重的副作用。因此，找到合理有效的宮頸癌藥物治療新策略是所有科研工作者亟待解決的迫切問題。

3.1 抑制致癌蛋白E6/E7

致癌蛋白E6/E7在細胞癌變和惡性生長中起到了至關重要的作用，并能在宮頸癌細胞中特異性表達，使得E6/E7能成為治療宮頸癌的潛在靶標，因此通過抑制E6/E7的表達成為治療宮頸癌的新策略。

有研究表明，通過不同方法降低E6/E7的水平有治療宮頸癌的潛力。從傳統(tǒng)中藥丹參的根部提取的一種雙萜萘醌類的化合物tanshinone IIA，能在mRNA水平抑制E6/E7表達，引起細胞周期阻滯，誘導p53/Rb積累并激活p53介導的凋亡從而抑制宮頸癌細胞增殖[21]。通過小干擾RNA沉默E6/E7的表達能誘導宮頸癌細胞發(fā)生凋亡，抑制其增殖，此外還能增強宮頸癌細胞對放療的敏感性[22]。此外，多元不飽和脂肪酸docosahexaenoic acid（DHA），及海洋來源的抗霉素類似物NADA能通過激活活性氧（ROS）依賴的泛素蛋白酶體系統(tǒng)在蛋白水平降解致癌蛋白E6/E7，并誘導細胞發(fā)生線粒體凋亡[23-24]。由此可見，通過降低E6/E7的豐度能從源頭抑制宮頸癌的發(fā)生發(fā)展，具有較好抗宮頸癌的潛力。

3.2 抑制增殖相關信號通路

PI3K/AKT/mTOR信號通路在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮核心作用，在宮頸癌細胞中，由于PIK3CA的突變和擴增，該通路常高度活化[25]。然而研究報道，使用PI3K抑制劑后，由于E6/E7產(chǎn)生反饋性上調(diào)，HPV陽性宮頸癌細胞及患者移植瘤均對PI3K抑制劑具有抗性。受體酪氨酸激酶分析表明，PI3K抑制導致HER3表達升高，從而增加E6/E7的豐度以促進對PI3K抑制劑的抗性。而使用siRNA或單克隆抗體靶向HER3能下調(diào)E6/E7并顯著增強PI3K抑制劑的療效。據(jù)文獻報道，聯(lián)合使用HER3的單克隆抗體CDX-3379以及PI3K抑制劑BYL719在HPV陽性細胞及移植瘤中均產(chǎn)生了良好的增殖抑制效果[26]，具有很高的臨床應用前景。因此共同靶向HER3和PI3K可能是HPV陽性宮頸癌治療的新策略。

3.3 抑制蛋白酶體活性

E6/E7通過泛素蛋白酶體系統(tǒng)降解抑癌蛋白p53和Rb是HPV的主要致癌機制[27]。因此，恢復p53功能對于宮頸癌的有效治療至關重要。據(jù)文獻報道，6-Gingerol是來源于姜科植物生姜中的一種多酚烷酮類化合物，具有蛋白酶體的糜蛋白酶抑制活性，能誘導腫瘤細胞中p53積累并恢復其正常功能，引起DNA損傷以及周期阻滯，還能增強宮頸癌對一線化療藥物順鉑的敏感性[28]。因此，通過抑制蛋白酶體的活性，減少p53的降解，重新激活細胞中的多條凋亡通路將會成為治療宮頸癌的有效策略。

3.4 治療性疫苗

盡管目前預防性疫苗已經(jīng)大規(guī)模投入使用，然而由于其成本較高且在發(fā)展中國家有限的可用性，預防性疫苗并不會在未來一段時間顯著降低宮HPV感染引起的宮頸癌的發(fā)病率。因此開發(fā)能控制HPV感染引起惡性腫瘤的治療性HPV疫苗是十分必要的。治療性疫苗主要包括以活性載體、多肽/蛋白、核酸為基礎的疫苗，以及完整細胞的疫苗。動物實驗表明，治療性疫苗顯示出了良好的體內(nèi)抗腫瘤效果，例如，在接種了E7疫苗的小鼠中，腫瘤的生長完全停止[29]。另外，熱休克蛋白（HSP）能促進對抗原肽或與其結(jié)合的蛋白質(zhì)的細胞免疫應答。因此有報道顯示，與接種只含有E7的疫苗相比，E7與人熱休克糖蛋白96（HSP gp96）融合蛋白能增強保護性抗腫瘤免疫，延緩腫瘤的發(fā)生與生長[30]。

4 展望

截至目前，由于特異性差以及耐藥性的問題，臨床治療宮頸癌尚未有專一有效的藥物。然而隨著對HPV基因組研究的不斷深入，各基因的功能已經(jīng)逐漸明晰。已有研究表明，靶向?qū)m頸癌特異性致病癌蛋白HPV E6/E7能從根本上解決耐藥性的問題，且具有特異性，因此能表現(xiàn)出很好的宮頸癌治療潛力，故以E6/E7為靶點的治療方案的研究成為熱點。目前，能靶向E6/E7的天然產(chǎn)物或治療性疫苗已有大量臨床前研究成果或已進入臨床研究。盡管這些在臨床前研究中具有很高治療潛力的藥物尚有一定缺陷，但我們有理由相信，隨著日后多學科交叉應用，對這些藥物的進一步改造能使它們?nèi)照橥晟疲蔀閷m頸癌治療的主要手段。