宮頸癌相關(guān)顯著突變基因研究進展

傅培強，王偉，郝敏

宮頸癌是一種最常見的婦科惡性腫瘤，嚴重威脅著女性生命健康。在2018年，全球約有569 847新發(fā)病例，約311 365例死亡病例[1]。雖然人乳頭瘤病毒（HPV）疫苗的應(yīng)用及宮頸癌篩查顯著降低了宮頸癌的發(fā)病率，但其在發(fā)展中國家仍高居不下。在我國，宮頸癌的發(fā)病率與病死率已經(jīng)上升至女性生殖道惡性腫瘤首位[2]。眾所周知，HPV感染是宮頸癌發(fā)生的主要病因，但大多數(shù)女性為一過性感染，只有約1%高危型HPV持續(xù)感染的婦女會發(fā)展為宮頸癌[3]，其發(fā)病機制和相關(guān)風(fēng)險因素尚不完全了解。

體細胞中基因結(jié)構(gòu)及拷貝數(shù)量的改變都能夠引起基因功能的變化，導(dǎo)致細胞正常增殖凋亡過程紊亂，甚至發(fā)生癌變?，F(xiàn)已證明宮頸癌的發(fā)生是體內(nèi)外等多方面因素共同作用的結(jié)果[4]。其中原癌基因過度激活與抑癌基因的異常凋亡及其他相關(guān)調(diào)節(jié)基因的突變在宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。隨著基因組測序技術(shù)的發(fā)展，更多突變基因在宮頸病變和宮頸癌組織檢測中被發(fā)現(xiàn)，這些突變的積累可能是癌變發(fā)生的重要機制，可能為進一步闡明宮頸癌發(fā)生機制提供重要的線索。顯著突變基因（significantly mutated gene）是在基因水平上通過對大量腫瘤樣本體細胞的單個堿基或小片段插入、缺失等突變進行分析，結(jié)合突變熱點、功能及進化保守性篩選得到的可能具有生物意義的基因，顯著突變基因的確定可幫助進一步鎖定疾病驅(qū)動基因。2017年刊登于《Nature》的一篇研究通過對宮頸癌組織基因組變化進行分析發(fā)現(xiàn)，SETA結(jié)合蛋白（SHKBP1）、ErbB-2受體酪氨酸激酶3（ErbB-3）、半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶8（CASP8）、人類白細胞抗原A（HLAA）、轉(zhuǎn)化生長因子βⅡ型受體（TGFBR2）、磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亞基（PIK3CA）、E1A結(jié)合蛋白 p300（EP300）、F 框/WD-40 域蛋白 7（FBXW7）、HLA-B、第10號染色體上磷酸酶和張力蛋白同源缺失的基因（PTEN）、紅細胞衍生核因子2樣蛋白 2（NFE2L2）、AT豐富結(jié)合域 1A（ARID1A）、鼠類肉瘤病毒癌基因（KRAS）和絲裂原活化的蛋白激酶1（MAPK1）等多個顯著突變基因的存在，這提示其與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[5]。與其他基因在宮頸癌及相關(guān)領(lǐng)域機制探索較多不同，ErbB-3、HLA-A、CASP8和TGFBR2等雖早已被發(fā)現(xiàn)，但作為宮頸癌中首次檢測到的顯著突變基因，在該領(lǐng)域中相關(guān)機制的探索仍鮮有報道。本文主要對宮頸癌中新發(fā)現(xiàn)的顯著突變基因的研究進行綜述。

1 ErbB-3

人類表皮生長因子受體（human epidermal growth factor receptor，HER）家族屬于酪氨酸激酶的跨膜蛋白受體，包括ErbB-1[表皮生長因子受體（EGFR） 或 HER-1]、ErbB-2 （HER-2）、ErbB-3（HER-3）和 ErbB-4（HER-4），參與多種復(fù)雜且受到嚴格控制的信號通路，調(diào)控細胞增殖、遷移、侵襲和存活等多種生物學(xué)過程[6]。EGFR和HER-2是已經(jīng)確定的原癌基因，過度表達導(dǎo)致惡性腫瘤的發(fā)生。ErbB-3又稱ErbB-2受體酪氨酸激酶3，編碼基因位于12q13.2，其本身具有極小的激酶活性，需通過其配體的調(diào)節(jié)與家族的另一成員形成異源二聚體，進而引發(fā)多個信號級聯(lián)，導(dǎo)致下游效應(yīng)[7]。這些信號級聯(lián)反應(yīng)主要是磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）和MAPK信號通路，分別刺激存活和增殖。PI3K/蛋白激酶B（AKT）途徑的激活是癌細胞在暴露于毒性刺激時逃避細胞死亡的重要條件[8]，而HER-3胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域有6個潛在的PI3K結(jié)合位點，當(dāng)這些位點與PI3K中的亞基相互作用時，可以強烈激活PI3K通路[9]，由此可見該通路的激活能增加惡性腫瘤的發(fā)生轉(zhuǎn)移。受體酪氨酸激酶家族或其直接下游靶標的過度表達或異常激活則會引起MAPK/細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK）的激活，進而導(dǎo)致多種底物的活化，引起細胞增殖；相比PI3K/AKT途徑，該通路在細胞增殖和侵襲上更具活性[10]。

研究證明，ErbB-3在黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌等多種惡性腫瘤中都有過表達的存在，且其激活與惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展、不良預(yù)后以及耐藥性有著密切的關(guān)系[11-13]。通過對宮頸癌組織中基因組測序，發(fā)現(xiàn)ErbB-3是一種新的宮頸癌顯著突變基因，這為宮頸癌發(fā)病機制的研究提供了新的線索[5]。Du等[14]對宮頸鱗癌和腺癌各25例患者的腫瘤組織及癌旁組織中ErbB-3 mRNA及其蛋白質(zhì)表達水平進行測定，顯示其在鱗癌和腺癌中的表達水平均高于正常組織。在小干擾 RNA（small interfering RNA，siRNA）轉(zhuǎn)染的宮頸鱗癌細胞沉默ErbB-3表達后，癌細胞的增殖、遷移、侵襲能力以及絲裂原激活蛋白三激酶1（mitogen activated protein three kinase，MTK-1） 蛋白表達也明顯下降。Sollome等[15]發(fā)現(xiàn)ErbB-3可通過與MTK-1相互作用調(diào)節(jié)細胞遷移和細胞外酸化，推測ErbB-3可能和MTK-1發(fā)揮協(xié)同作用，促進宮頸癌的發(fā)生和轉(zhuǎn)移。Tang等[16]研究表明，缺氧誘導(dǎo)的微小 RNA-152（miR-152）抑制 WNT1（Wnt Family Member 1，WNT1）和ErbB-3的表達，可抑制宮頸癌細胞的增殖。

近年來，ErbB-3作為惡性腫瘤治療靶點的研究也逐漸增多，其靶向抗體通過多種機制干擾腫瘤細胞的生長。這些藥物多處在臨床前及臨床研究過程中，未來其研究結(jié)果能為宮頸癌的治療提供新的方向。

2 HLA-A

HLA即人類的主要組織相容性復(fù)合體，其基因位于6p21.31，是宿主細胞介導(dǎo)的病毒感染免疫反應(yīng)的重要組成部分，與人類免疫系統(tǒng)功能及腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。HLA主要分為Ⅰ類和Ⅱ類基因。經(jīng)典的HLA-Ⅰ類基因HLA-A、HLA-B、HLA-C表達于大多數(shù)有核細胞，并編碼經(jīng)典的HLA-Ⅰ類分子（內(nèi)源性抗原提呈分子），可將多肽類抗原提呈給CD8+細胞毒性T細胞。HLA-Ⅱ類基因表達于巨噬細胞和淋巴細胞上，負責(zé)編碼Ⅱ類分子DR、DQ、DP，幫助CD4+T淋巴細胞介導(dǎo)免疫[17]。研究表明，免疫抑制的個體更容易發(fā)生持續(xù)性HPV感染和宮頸上皮內(nèi)瘤變（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）及癌變，提示逃避免疫監(jiān)視可能與HPV的轉(zhuǎn)化潛力和宮頸癌的快速進展有關(guān)[18]。腫瘤逃避宿主免疫監(jiān)視常見的一種機制是HLA表達的改變，人類HLA-Ⅰ分子的完全喪失導(dǎo)致對細胞毒性T淋巴細胞介導(dǎo)裂解的抵抗。

研究表明，HLA分子的表達能夠作為預(yù)測多種腫瘤患者預(yù)后的重要因素，包括直腸癌、子宮內(nèi)膜腺癌、卵巢上皮癌和前列腺癌[19]。一項評估宮頸癌細胞懸液的小型研究發(fā)現(xiàn)，90%的腫瘤表現(xiàn)出HLA基因的某些改變，包括基因突變、雜合性喪失和其他基因改變[20]。其中，宮頸癌中HLA-Ⅰ類分子表達的部分缺失可導(dǎo)致腫瘤抗原表達和免疫細胞識別的缺失，可能與患者總體生存率和無病生存率較差有關(guān)[21]。發(fā)表于《Nature》的一篇研究通過宮頸鱗癌組織全基因組測序，發(fā)現(xiàn)HLA-A和HLA-B的突變分別可占8%和6%～9%，HLA-A首次被定義為宮頸癌中的顯著突變基因[5]。Ferns等[21]通過對不同宮頸癌組織的檢測，發(fā)現(xiàn)原發(fā)性宮頸鱗狀細胞癌中HLA-A完全喪失趨勢明顯，宮頸鱗狀細胞癌轉(zhuǎn)移灶中HLA-A喪失較明顯，在宮頸腺癌中只檢測到HLA-B/-C的明顯喪失，同時該研究發(fā)現(xiàn)腫瘤大小和累及參數(shù)也與HLA-Ⅰ類基因異常表達有關(guān)。

3 CASP8

Caspase是一組以天冬氨酸為底物的半胱氨酸蛋白酶家族，其成員表達或活性的異常與包括惡性腫瘤在內(nèi)的多種病理狀態(tài)有關(guān)。Caspase-8由染色體2q33上的CASP8編碼，是一種作用于死亡受體配體相互作用誘導(dǎo)凋亡過程的頂端Caspase，其活化導(dǎo)致下游Caspase激活，可從細胞凋亡、壞死、細胞黏附和遷移等多方面改變細胞行為[22-23]。正常情況下Caspase-8以單體酶原的形式存在，膜相關(guān)死亡受體信號復(fù)合物如死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物（death inducing signaling complex，DISC）與 Caspase-8 結(jié)合促進酶原成熟，進而發(fā)揮凋亡作用。近年來也發(fā)現(xiàn)通過Toll樣受體、抗原受體、死亡域的微管支架、未連接的整合素等信號途徑也可使Caspase-8發(fā)揮作用[23]。

Caspase-8失活是腫瘤逃避細胞凋亡過程的關(guān)鍵，因此，Caspase-8表達減少或功能障礙促進了各種惡性腫瘤的發(fā)生、進展和治療耐藥性，如頭頸部癌、結(jié)直腸癌、胃癌和神經(jīng)母細胞瘤[24-26]。在宮頸癌中，Caspase-8作為顯著突變基因已被發(fā)現(xiàn)。Aréchaga-Ocampo等[27]研究顯示宮頸癌樣本和細胞系中Caspase-8和Caspase-9的表達不同，提示宮頸癌中Caspase途徑的多重改變。Ekonomopoulou等[28]通過宮頸癌變組織中Caspase-8的檢測發(fā)現(xiàn)，隨著惡性腫瘤的進展Caspase-8呈逐漸下降的趨勢，凋亡作用也逐漸受到抑制。Wu等[29]發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子α 誘導(dǎo)蛋白 8（Tumor necrosis factor α-induced protein 8，TNFAIP8）在宮頸癌HeLa細胞中的抗凋亡作用通過抑制Caspase-3/-8完成，TNFAIP8的沉默會增加順鉑治療的敏感性及促進Caspase-3/-8在凋亡過程中發(fā)揮作用。Wang等[30]發(fā)現(xiàn)抑制Caspase-8/-3/-9的活性會明顯減少B細胞相關(guān)蛋白31（B cell associated protein 31，BAP31）基因沉默導(dǎo)致的細胞凋亡，進一步證明Caspase在BAP31致宮頸癌發(fā)生和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮重要作用。Kong等[31]發(fā)現(xiàn)泛素連接酶Cullin 7（CUL7）作為Cullin家族重要成員之一，通過促進Caspase-8泛素化修飾阻止Caspase-8活化，進而限制外源性凋亡信號的傳導(dǎo)。

尋找腫瘤細胞生長的分子調(diào)控因子一直是惡性腫瘤研究的重要目標，Caspase-8及凋亡機制的深入研究，可能對宮頸癌的預(yù)防和治療以及Caspase-8作為惡性腫瘤預(yù)測物研究的開展具有重要意義。

4 TGFBR2

TGF-β在細胞正常發(fā)育和體內(nèi)平衡中發(fā)揮重要作用，其響應(yīng)及下游信號通路的失調(diào)可導(dǎo)致多種疾病，包括惡性腫瘤的啟動、進展和轉(zhuǎn)移。TGFBR2是TGF-β直接結(jié)合并發(fā)揮作用的受體，其編碼基因位于3p22，具有絲氨酸/蘇氨酸激酶活性[32]。TGFBR2作為TGF-β信號通路中發(fā)揮作用的關(guān)鍵分子，是重要的惡性腫瘤抑制因子，TGF-βⅠ型與Ⅱ型受體形成的復(fù)合物的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域相互作用，使Ⅱ型激酶磷酸化特定的絲氨酸和蘇氨酸，再通過轉(zhuǎn)磷酸化作用激活Ⅰ型受體激酶，進而磷酸化下游的細胞效應(yīng)因子等物質(zhì)，啟動胞內(nèi)下游級聯(lián)反應(yīng)，如最常見的SMAD信號通路。腫瘤細胞中，氨基（N）端糖基化的TGFBR2能阻止TGF-β與其結(jié)合，使細胞抗TGF-β信號傳導(dǎo)，從而降低癌細胞對TGF-β信號的敏感性，促進腫瘤發(fā)生[33]。

TGFBR2基因是微衛(wèi)星不穩(wěn)定突變和微衛(wèi)星穩(wěn)定突變的共同靶點，其基因的低表達或突變在CIN、宮頸癌、直腸癌、卵巢癌、肺癌和乳腺癌中都有發(fā)現(xiàn)，且其低表達與前列腺癌、鼻咽癌、乳腺癌和結(jié)腸癌的風(fēng)險增加有關(guān)[5,34-36]。Yang等[34]研究表明，TGFBR2水平低的宮頸癌患者預(yù)后不良。TGFBR2低表達和人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）高表達同時存在與患者存活率差相關(guān)，其風(fēng)險比對總體存活的影響高于單純TGFBR2低表達組患者。同時，在HeLa細胞中敲低TGFBR2表達增加細胞增殖、侵襲，端粒穩(wěn)態(tài)，減少細胞凋亡。Cai等[37]通過沉默及過表達SiHa細胞中的TGFBR2，發(fā)現(xiàn)TGFBR2沉默增強細胞增殖和遷移，反之TGFBR2表達上調(diào)則抑制這一作用。作為miR-17-15p的靶向基因，miR-17-15p過表達會抑制TGFBR2表達，進而促進腫瘤的發(fā)生發(fā)展。

TGFBR2突變或表達下調(diào)導(dǎo)致腫瘤增殖及侵襲能力增強的研究結(jié)果表明TGFBR2可能是抗腫瘤治療中重要的靶點之一。因此，TGFBR2活性調(diào)節(jié)及其在惡性腫瘤中作用機制的深入研究在臨床宮頸癌靶向治療方面具有重要的應(yīng)用前景。

5 結(jié)語與展望

基因突變在宮頸癌的發(fā)生發(fā)展中起到了不可替代的作用。迄今為止，通過基因組測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，宮頸癌中存在多個新的顯著突變基因，但仍有很多基因的作用機制尚少見研究報道。關(guān)于顯著突變基因在宮頸癌組織中的檢測及其在宮頸癌發(fā)生發(fā)展中扮演角色及深入機制的探索，對宮頸癌未來的診斷、靶向治療、預(yù)防具有深遠的意義。