HPV蛋白、miRNAs和外泌體在宮頸癌炎癥作用中的研究進展

曹 寧 夏百榮 綜述 婁 閣 審校

2018年，全球約有57萬人確診宮頸癌，約31.1萬人死于該病[1]。約有95%的宮頸癌患者感染人乳頭瘤狀病毒(Human papilloma virus，HPV)，大部分HPV會自行清除，而某些HPV株的持續(xù)感染可能會導致宮頸瘤變[2]。目前，宮頸慢性炎癥與HPV誘導的宮頸癌之間的聯(lián)系仍存在爭議。大量研究數(shù)據(jù)表明，miRNAs在調節(jié)細胞周期、凋亡、轉移和耐藥等方面發(fā)揮重要作用[3]。在宮頸癌的發(fā)展過程中部分miRNAs發(fā)生失調，這些失調的miRNAs可調節(jié)炎癥因子并誘導宮頸癌發(fā)生發(fā)展[4]。外泌體是大小約30～150 nm的囊泡，能夠將核酸、蛋白質和脂質從供體細胞轉移到受體細胞的載體[5]。外泌體在神經(jīng)退行性疾病、敗血癥、關節(jié)炎、炎癥性腸病和動脈粥樣硬化中的作用中均提示外泌體可能參與了炎性疾病的發(fā)展。

1 炎癥因子參與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展

炎癥是一種保護機制，可分為急性炎癥和慢性炎癥。在外界不良因素持續(xù)作用下，急性炎癥會變成慢性炎癥，有證據(jù)表明慢性炎癥與腫瘤密切相關[6-7]。炎癥通路的過度激活在腫瘤發(fā)生中起重要作用，可促進低級別病變進展為高級別病變，甚至是浸潤性宮頸癌[8]。

血管內皮生長因子(Epidermal growth factor receptor，EGFR)與其他信號通路之間具有廣泛的聯(lián)系，這些通路參與了生長因子、細胞因子和炎癥介質的釋放。因此在宮頸癌患者中，EGFR過表達與炎癥誘導及腫瘤不良預后有關[9]?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)超過33種細胞因子的失調與宮頸癌前病變的發(fā)生有關。細胞因子的過度表達與腫瘤生長相關，例如IL-6激活信號轉導和轉錄激活因子3(Signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)，參與宮頸癌的慢性炎癥。STAT3信號異常促進腫瘤細胞生長、侵襲和轉移，它的持續(xù)激活被認為是宮頸癌預后不良的一個標志[10]。在氧化應激條件下，細胞周期和凋亡調節(jié)因子2(Cell cycle and apoptosis regulator 2，CCAR2)可導致IL-8表達升高，其與宮頸癌發(fā)生發(fā)展有關[11]。在腫瘤發(fā)展的早期階段，不同的細胞因子，例如IL-1、TNF-α、TGF-β、IFN-α可抑制HPV復制，進而抑制腫瘤進展。綜上所述，這些證據(jù)提示慢性炎癥及炎性介質在宮頸癌進展中具有促進作用。因此，尋找更多的腫瘤標志物來全面了解宮頸癌相關炎癥的類型及作用機制，進而開展新的免疫治療勢在必行。

2 HPV蛋白在宮頸癌炎癥中的作用

HPV感染引起的慢性炎癥是宮頸癌發(fā)生的潛在因素。這是一個復雜的過程，包括活性氧和活性氮、細胞因子、趨化因子、生長和細胞存活因子、環(huán)氧合酶(Cyclooxygenase，COX)和金屬蛋白酶、前列腺素和特定類型的miRNAs。這些介質可引起腫瘤細胞增殖，并引起DNA的突變和甲基化，刺激血管生成，促進HPV誘導的宮頸癌發(fā)展。

Prabhavathy等[12]研究報道，HPV感染的細胞表現(xiàn)出NF-κB和STAT3的活化作用。HPV16感染的宮頸組織中，NF-κB和STAT3靶基因的表達增加，HPV16 E2蛋白與之共同調節(jié)細胞炎癥反應。此外，HPV16 E2增強了HEK 293細胞中炎性介質IL-1β和SDF-1α誘導的NF-κB活化。這些結果揭示了E2在調節(jié)NF-κB和STAT3活性方面的新作用，這可能在宮頸基質炎癥條件下對HPV16感染的細胞致癌進程有影響。在HPV介導的宮頸癌發(fā)生過程中，HPV蛋白與炎癥通路的相互作用已成為眾多研究的重點。IL-6的高表達與細胞衰老和致癌有關。Ren等[13]的研究表明，HPV-16/18 E6蛋白通過IL-6和STAT3信號通路促進成纖維細胞衰老。宮頸上皮細胞感染HPV-16/18可通過IL-6/STAT3調控的旁分泌和自分泌信號通路刺激成纖維細胞衰老。這種微環(huán)境的改變可導致宮頸上皮內瘤變Ⅰ～Ⅱ(CINI-Ⅱ)，并逐步發(fā)展為CIN Ⅲ，在長時間的潛伏期后最終發(fā)展為宮頸癌。IL-10的表達與HPV感染相關宮頸病變的分級直接相關。由宮頸上皮細胞產(chǎn)生的IL-10，可調節(jié)宮頸粘膜的細胞免疫和炎癥反應。Torres等[14]報道HPV E2蛋白可與IL-10基因的調控區(qū)域結合，增強啟動子活性。

3 microRNAs對宮頸癌相關炎癥因子的調節(jié)

自1993年首次發(fā)現(xiàn)miRNAs以來，這些短鏈非編碼RNA寡核苷酸(長度約為22個核苷酸)已被證明是動物、植物和人類DNA轉錄后基因表達的關鍵調控元件。據(jù)預測，約60%的人類基因組由miRNAs調控，同時已有研究表明miRNAs在宮頸癌中具有高變異性[15]。

Fan等[16]發(fā)現(xiàn)miR-429下調導致IKKβ/NF-κB途徑激活及IL-6和IFN-β的產(chǎn)生，并因此增強炎癥反應和促進腫瘤進展。HMGB1是一種致癌基因，可誘導宮頸癌的炎癥反應，促進腫瘤的發(fā)生和轉移。miR-34a、miR-1284和miR-142與HMBG1表達呈負相關[17-18]。HMGB1可下調miR-1284(宮頸癌中的抑癌基因)，增加宮頸癌細胞對順鉑的耐藥性。HMGB1在宮頸癌患者的淋巴轉移中起重要作用，已經(jīng)證實下調miR-142可增加宮頸癌患者的淋巴轉移率。miR-125a為腫瘤抑制因子，STAT3是miR-125a新的靶點。STAT3的表達與miR-125a在宮頸癌中的表達呈負相關，本研究強調了miR-125a在宮頸癌細胞增殖和進展中的重要性，并表明miR-125a可能是宮頸癌的一個有用的治療靶點。STAT3在宮頸癌中也是miR-125b的靶基因。有人認為miR-125b是lnc-SNHG12的靶點，與lnc-SNHG12呈負相關。由于STAT3在誘導炎癥和增殖中的作用，上調lnc-SNHG12可間接導致STAT3活化進而增強HeLa和SiHa細胞的增殖和侵襲能力[19]。在宮頸癌中，一些miRNAs表達不足，而另一些則過度表達，這意味著miRNAs既可以作為抑癌基因，也可以作為癌基因。我們對宮頸癌中miRNAs調控的了解最近有所增加，對其在炎癥中作用的進一步研究可能為發(fā)現(xiàn)宮頸癌的治療方法提供新的機會。

4 外泌體在宮頸癌進展中的作用

現(xiàn)如今，研究人員面臨的重要任務是識別外泌體的分子成分，并了解其在炎癥、免疫反應調節(jié)和血管生成中的直接或間接作用。有研究對外泌體進行檢測，在外泌體中發(fā)現(xiàn)了凋亡抑制蛋白(Inhibitor of apoptosis protein，IAPs)，包括XIAP、c-IAP1、c-IAP2和livin/MLIAP[20]。未表達E6和E7蛋白的HeLa細胞中的外泌體含有較少的IAPs，從而得知IAPs的存在依賴于HPV癌蛋白。另一項研究顯示Hela細胞系來源的Survivin陽性外泌體中，共有52個不同的miRNAs被下調，E6/E7的沉默影響了其中23個miRNAs的表達。上調的miRNAs具有抗凋亡、促增殖和抗衰老的作用，而下調的miRNAs功能與之相反[21]。Chiantore等[22]對來自于原始角質形成細胞外泌體中的miRNAs進行了檢測，發(fā)現(xiàn)HPV E6或E7癌蛋白高表達可誘導某些miRNAs的失調。HPV癌基因以及HPV衍生的miRNAs可以通過外泌體的產(chǎn)生增強腫瘤細胞微環(huán)境的病毒致癌作用。其他研究已經(jīng)證明在Hela細胞系來源的外泌體中存在長鏈非編碼RNA(lncRNAs)，特別是lncRNA-p21、CCNDA1-lncRNA、HOTAIR、TUG1和GAS5。其中l(wèi)ncRNA-p21(p53依賴轉錄的抑制因子)是外泌體中比親本細胞表達還要高的lncRNA。研究表明外泌體在腫瘤的炎性微環(huán)境中起著關鍵的作用[23]。HPV感染細胞的外泌體可以在細胞間水平轉移mRNA、miRNA和細胞因子，因此，外泌體可能在宮頸癌微環(huán)境中起免疫調節(jié)作用。此外，促炎細胞因子IL-36γ能通過Wnt信號通路誘導角質細胞的炎癥反應[24-25]。

5 利用miRNAs和外泌體治療HPV陽性宮頸癌

因為miRNAs可以作為HPV特異性的生物標志物，還有可能進一步開展個性化治療方法和新的靶向治療，所以確定與不同類型HPV感染的癌癥有關的miRNAs種類至關重要。我們對HPV陽性腫瘤中miRNAs失調及其影響各自靶基因的機制有了越來越多的了解。但是迄今為止，僅提出了幾種抑制腫瘤轉移的miRNAs(如miR-34a、miR-143/145和miR-93)可有望作為治療方案，但是這些miRNAs未能成功開展治療。與傳統(tǒng)的基因治療一樣，miRNAs類似物的傳遞需要一個有效的載體系統(tǒng)來傳遞預期的基因。

外泌體作為小分子藥物和大型生物藥物的運載工具，被越來越多的學者研究。外泌體具有穩(wěn)定性、生物相容性、低免疫原性和體外裝載能力等優(yōu)點。最近，研究人員探索了用于傳遞siRNAs、miRNAs、shRNAs和抗炎或抗癌藥物(姜黃素、紫杉醇或阿霉素)的外泌體。在小鼠模型中的研究表明，具有HPV特異性活動的外泌體可能有助于宮頸癌免疫治療[26]。這種重組外泌體可用于開發(fā)治療性疫苗，但其生產(chǎn)過程較為復雜。Nefmut是HIV-1負調節(jié)因子突變體，Nefmut已被用于提供識別HPV-E6和HPV-E7癌蛋白的細胞內抗體?，F(xiàn)已在體外和體內使用Nefmut-E7或Nefmut-E6 DNA質粒實現(xiàn)了外泌體中Nefmut的表達。這些發(fā)現(xiàn)對于HPV-16治療性疫苗的研究具有重要的參考意義[27]。雖然這些發(fā)現(xiàn)具有一定的研究前景，但需要改進標準化技術來純化外泌體，并檢測外泌體內容物使其更廣泛地應用于臨床治療。

6 小結與展望

已知持續(xù)感染高危型HPV是宮頸癌的一個重要病因，然而近年來我們得知慢性炎癥為宮頸癌發(fā)生的另一個重要因素。各類炎癥介質的共同作用促進了細胞的增殖、死亡、衰老以及基因突變和血管生成。在宮頸炎癥中，E6/E7蛋白的表達水平明顯升高，因此猜測宮頸炎癥可能在HPV致癌過程中發(fā)揮重要作用。目前miRNAs對炎性微環(huán)境和宮頸癌的致病作用機制尚不清楚，需要進一步的研究來闡明。多項研究發(fā)現(xiàn)外泌體在幾種炎性疾病的發(fā)生、發(fā)展和治療中發(fā)揮著重要的作用，外泌體可能成為疾病診斷和預測預后的生物標志物?？紤]到外泌體的多功能作用，需要進一步研究分析宮頸癌中的外泌體內容物，了解外泌體是如何介導宮頸癌炎癥過程的。