宮頸癌兇手HPV如何辣手摧花

來源：2018-03-07 eye聚焦生物

宮頸癌是目前唯一病因明確可早診早治的癌症，但HPV不僅感染女性引起宮頸癌，也能感染男性，引起肛門和生殖器的癌症。如外陰癌、陰莖癌、陰道癌、頭頸部癌症、皮膚癌等。下面將通過HPV背景介紹，致病機制以及檢測方法三個方面，來介紹這些癌症的始作俑者——HPV。

HPV背景介紹

人乳頭瘤病毒（HPV）與宮頸疾病的關係最早在1983年被提出，之後的研究證實，HPV感染與宮頸癌及癌前病變密切相關，並且是全球範圍內最常見的一種性傳播病毒感染。HPV是一種小型無包膜長約8kb雙鏈環狀DNA病毒，至今已鑒定出200多種HPV類型，不同的類型存在致病差異性。c

根據HPV與宮頸癌的關係將其分為高危型HPV (hrHPV)和低危型（lrHPV），hrHPV的持續感染是引起宮頸癌和癌前病變的必要條件，這種感染將宮頸癌患病風險提高250倍，並且hrHPV也能夠引起外生殖器癌。

hrHPV包括hpv16、18、31、33、35、45、51、52、56、58、61等，尤其是hpv16、hpv18，其檢出率在宮頸癌中達到99.7 %。而lrHPV則主要導致濕疣類病變，如hpv6、hpv11。

由於宮頸癌癌前病變期長並且可逆，因此早發現、早診治能夠有效降低宮頸癌病變程度並降低死亡率。近年來，HPV早篩檢測及HPV疫苗的研發在很大程度上減少了宮頸癌的發病率。

HPV致病機制

我們都知道，癌症意味著細胞增殖不受控制，而細胞周期的失控是正常細胞癌變的一種重要機制，宮頸癌亦是如此。

高危的HPV病毒在感染宿主後，會整合到宿主的基因組，干擾宿主基因的正常調控功能，影響細胞周期的調控，造成正常細胞永生化。

儘管宮頸癌很可怕，但好消息是，並不是所有的HPV感染都會造成宮頸癌，大多表現為「一過性」。

約有90%的HPV感染會被機體在16個月以內清除，只有約10%的HPV持續性感染，經歷長期的演變為宮頸癌，因此HPV早期篩查是預防宮頸癌的一種有效手段。值得注意的是，宮頸癌疫苗並不能預防所有類型的HPV病毒，接種疫苗後，也應進行HPV檢測。

在宮頸癌演變過程中，40%的高級別病變是由HPV16導致的，其次是HPV18，此外行為因素(包括感染H P V 的初始年齡、多個性伴侶、多產、長期使用避孕藥、吸煙、慢性宮頸炎及免疫低下等）和遺傳因素也有一定的關係。

下面是具體的致病機制，不感興趣的同學可以直接跳過看後面的內容~

HPV有3個基因功能區：早期區（E1、E2、E4、E5、E6和E7—負責DNA複製及病毒組裝) 、晚期區（L1、L2—編碼衣殼蛋白)和長控制區（LCR，又稱上游調控區URR—包含順式作用元件，調控病毒複製和基因表達)。

當病毒進行分化並向上皮細胞表面移動的時候，其DNA在宿主細胞核內保持低拷貝的狀態，因此在感染早期，不會造成臨床上明顯的損傷。但在終末分化細胞中，病毒複製到一個高拷貝數，晚期基因表達，產生子代病毒。

HPV病毒屬於溶源性性病毒，不會造成細胞的裂解，但其子代病毒能夠從鱗狀上皮細胞中流出。而且HPV E4蛋白（與角蛋白中間絲有關）能夠影響角蛋白網路的機械穩定性，從而促進子代病毒的釋放。

E6和E7編碼的蛋白能夠與多種細胞蛋白作用，共同調節細胞的無限增殖和惡化，是致癌的關鍵。當病毒整合到宿主基因組後，有些基因可能不表達，但E6和E7基因維持穩定的表達，如E2基因（編碼轉錄抑制子）不表達，因為它會抑制E6和E7的表達，說明E6和E7基因對病毒有重要的生理學意義。

高危HPV E6/E7基因的表達不僅是誘發惡性病變的必要條件，而且還直接導致惡性腫瘤的惡化，因為它們破壞了基因組的穩定性。通過誘導中心體畸形來產生有絲分裂的缺陷和非整倍性，從而引起基因組不穩定，而低危HPV E6/E7蛋白則沒有這種功能。基因組的不穩定造成原癌基因突變的積累，進而使細胞周期失控，最終導致宮頸癌。

高危HPV E6/E7基因的調控機制如下：

1. 高危HPV中E6和E7蛋白能夠造成p53和pRb抑癌基因信號通路，並且誘導端粒酶hTERT的轉錄，在很多人類腫瘤中，這些信號通路傳導通路都被破壞。

P53是調控細胞凋亡的蛋白，E6蛋白與抑癌基因P53結合後能夠促進P53降解，從而促使細胞的無限增殖；同時E6蛋白能夠激活人端粒酶逆轉錄酶（hTERT）的轉錄。端粒酶（Telomerase）是細胞中負責端粒的延長的一種酶，可以使細胞增殖次數增加，在正常人體細胞中，端粒酶的活性受到相當嚴密的調控。

2. 視網膜母細胞瘤蛋白（pRb) 是腫瘤抑制子，E7蛋白與pRb結合後使後者失去功能，因此影響細胞周期的調控；此外E7蛋白還能與p107和p130蛋白結合，它們能調控E2F蛋白家族轉錄因子的活性，而這些轉錄因子與細胞多周期的轉換有關。

3. 此外，E7蛋白還有一些與細胞轉化相關的靶標，如細胞周期依賴的激酶抑製劑p21CIP1和p27KIP1，E7蛋白能夠改變它們對細胞生長的抑制作用。由於這些蛋白質是角質細胞分化過程中細胞周期阻滯的關鍵調控因子，因此E7蛋白對它們的抑制作用，可能有助於病毒在上皮分化細胞中的複製。

E7蛋白C末端的結構域有助於它與染色體修飾酶的作用，尤其是與組氨酸去乙醯化酶和組氨酸乙醯轉移酶的作用。E7蛋白也與轉錄共激活劑相互作用，如p300, CBP, andpCAF，這些相互作用可能與高危HPV中E7蛋白活性的改變有關。

4. 在分化的角化細胞中誘導異常細胞或病毒DNA的合成，缺乏環境有絲分裂的刺激，可能會導致相互矛盾的生長信號。這會引發機體的「營養哨兵反應」自我保護機制，從增殖池中消滅那些異常細胞。而高危HPV的E6蛋白能夠通過失活p53來幫助解決E7所造成的這種「麻煩」。

但E6蛋白並不直接與p53作用，而是與細胞的E6-AP蛋白形成複合物來與它相互作用。E6-AP蛋白是E3泛素酶連接酶HECT家族的創始成員，它只有在E6蛋白存在的情況下才會與p53作用。E6蛋白使E6-AP靶向誘導p53的泛素化，並使其迅速降解。同時，E6蛋白也能與一些其他的細胞因子發生作用，它們對p53的轉錄活性有重要作用，如p300和轉錄共激活劑ADA3。

5. 高危HPV的E6蛋白也有不依賴於p53的轉化活性，在其C端有PDZ結合結構域。PDZ結構域蛋白質作為許多細胞信號轉導途徑的分子組織中心，在小鼠中，HPV-16 E6誘導的皮膚增生依賴於其C端完整的PDZ結構域。

6. E6蛋白能夠與多種細胞蛋白髮生相互作用，如網鈣蛋白E6-BP，干擾素調控因子IRF-3和粘著斑樁蛋白。宮頸癌中粘著斑激酶FAK表現出超高的活性，但具體的機制不完全清楚。由於與E6相互作用的蛋白均有一個保守的ɑ-螺旋作為反應部位，因此很難確定這些個體與高危HPV

低危HPVE6/E7基因對病毒的複製同樣很重要，但它們的轉化活性比高危HPV要低得多，並且不會誘導基因組的不穩定和端粒酶活性。其中E7蛋白與pRB結合的效率降低，而且不會引起pRB的不穩定。同樣的E6蛋白不能有效地與p53相互作用，並且不能造成p53的降解。

HPV與腫瘤

此外，HPV還與肛門和生殖器的癌症有關，如外陰癌、陰莖癌、陰道癌、頭頸部癌症、皮膚癌等。約有50%的外陰癌檢測為HPV陽性，並且主要為hpv16的感染，陰莖癌中HPV的檢出率約為30%~50%，然而陰道癌中HPV陽性率達到60%~90%。20%的尤其是無抽煙酗酒的口咽癌患者，同時也是高危HPV陽性患者。

宮頸癌患者並發口腔癌的可能性提高了5~6倍，其中HPV16/18/27被檢測到，口咽癌的HPV陽性患者似乎對化療和輻射的反應比hpv-陰性患者更敏感。並且在一些癌症中，HPV陽性患者似乎比陰性患者有更好的預後，可能是因為HPV16是增強整體和無病生存的一個預後標誌。

儘管HPV引起的癌症已經超過我們熟知的宮頸癌，人們都談癌色變，但宮頸癌科普知識的宣傳並不普及，很多人並沒有意識到這種危害（尤其是偏遠地區），更不了解HPV早篩和接種疫苗對於癌症防控的重要性。

HPV檢測方法

一般而言，年齡在20~24歲的女性與超過35歲的女性相比，更容易被檢查出HPV的感染（21%vs 5%)），但CIN>Ⅲ的可能性比較低(3%vs 8%)，說明年輕女性HPV的感染很可能是短暫性的，因此不太可能與顯著的宮頸癌病變有關。

HPV檢測最終可能比單純的預測更全面地發揮作用，HPV的檢測是一種有效的生物標記，它能識別疾病的存在和進展，從早期癌症檢測到更精確的腫瘤分期（例如，腫瘤起源的定位），選擇最有可能從特殊治療中獲益的患者，並且進行治療後腫瘤監測。

因此精準的HPV檢測方法極其重要，目前國內的一些生物公司已經有比較成熟的HPV檢測產品，這意味著我們可以更好的享受HPV篩查服務。

HPV檢測技術及原理：

1. 傳統的細胞學方法巴氏塗片法，巴氏染色可發現由HPV導致的特徵性的「挖空細胞」。優點：診斷特異性高，便宜，便於普查；缺點：低準確率，低靈敏度和低重複性，主觀性強，高假陰性率，不能分型，存在一定的誤診、漏診率。為確定是否有HPV感染還需用特異性抗HPV抗體，作組織化學染色或採用原位雜交技術。
2. HPV- DNA檢測直接針對病因的檢查，能夠提高宮頸癌及宮頸上皮內瘤變（CIN )檢測的靈敏度，是篩查宮頸疾病的重要技術之一。利用實體腫瘤使細胞基因組改變導致DNA序列拷貝數發生變化的特徵。
3. 雜交捕獲2代技術（HC2) 是最早獲得美國食品及藥物管理局（FDA )批准用於HPV檢測（1999年），高靈敏度和高特異性，成為其他H P V 檢測的參照比較方法。

4. LineraArray?基因分型檢測（LA檢測），使用PG-MY09 /11引物，PCR擴增37種HPV長度為450 bp的L1區，並同時用P-球蛋白引物擴增268bp的β-球蛋白序列，隨後擴增產物單鏈與HPV型別探針和β-球蛋白探針進行雜交反應，最後通過比色反應鑒定型別。具有高特異性、高靈敏度、提供強大的分型檢測能力，同時定性檢測包括高危低危在內的37種型別。

5. 實時熒光定量PCR技術（Cobas 4800）

2011年獲得美國（FDA )批准，並於2014年獲得美國FDA批准用於女性宮頸癌的一線初篩。於體外定性檢測14種hrHPV，靈敏度高，重複性高，準確度高，通過3個獨立通道同時對HPV16、18進行基因分型的全自動檢測，避免了擴增產物的污染和交叉污染，有助於宮頸癌的風險分層。

6. Geno Array（GA)檢測

7. Xpert HPV 檢測基於實時熒光定量PCR擴增分析，不僅能定量而且可以檢測病毒載量。測定14種hrHPV，並且對16和18/45分型。靈敏度高、簡便易操作、通用可擴展、可靠性和重複性良好，單筒內集成提取和檢測，只需1 mL的宮頸保存液標本,約1h便可出結果。Xpert HPV或許可以作為宮頸癌的一個首選篩查確認實驗。但缺陷是只能分型16，18/45，不能對18、45型別進行分別分型。

8. 酶切信號放大法—Cervista HPV，2009 年獲得美國FDA批准，其中Cervista HPVHR檢測14 種hrHPV (16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66 和 68), CervistaHPVHR 16/18對HPV 16和18 分型檢測。

9. HPV DNA晶元技術 檢測15種hrHPV(HPV 16、18、31、33、35、39、45、51、52、53、56、58、59、66 和 68)和 9 種 l r H P V (H P V 6、11、34、40、42、43、44、5 4 和70)。

10. 454 NGS基於HPV多個片段的大規模測序，相對較低的成本進行大規模高速度並行高通量測序，有著高度的靈敏度和特異性，最大的優點是能夠從單個DNA片斷確定序列信息，不需要事先將DNA片段克隆到載體上，對較大擴增子也可進行深度測序。

11. HPV RNA檢測，AptimaHPV (AHPV)和Aptima HPV 16/18/45( AHPVGT )2012年獲得美國F D A 批准的第一個HPV mRNA檢測技術。運用轉錄介導擴增技術（TMA技術）的首款基於HPV的2個致癌基因E6、E 7 mRNA的，新一代宮頸癌相關HPV檢測試劑。AHPV檢測14種hrHPV(16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66和68)，AHPVGT則是針對3種HPV高危亞型16, 18, 45的分型試劑。

2018年澳大利亞宣稱要成為全世界第一個消滅宮頸癌的國家，其中主要的手段是接種疫苗，接種疫苗可能是消除發展中國家宮頸癌一個長期的解決方案。

目前市場上有兩種可用的HPV預防性疫苗：Cervarix (針對HPV16、18 )和Gardasil(針對HPV6、11、16 和18)，儘管疫苗效果突出，但其昂貴的價格、必須低溫運輸的條件等也是在發展中國家難以推廣的主要問題之一。

宮頸癌的早期篩查和HPV疫苗的研發應用，在很大程度上減少了發達國家的宮頸癌病死率。因此小編認為，疫苗+早篩是目前防控宮頸癌最有效的手段。

最後，祝所有女神幸福安康！

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