子宫颈癌恶性生物学特性相关基因的研究进展

余娉 黄守国

中南大学湘雅医学院附属海口医院（海口570208）

目前备受瞩目的HPV疫苗于2006年成为了世界上第一个批准上市的防癌疫苗，预示着人类对抗子宫颈癌（cer⁃vical cancer）的战争将进入一个划时代的新阶段。子宫颈癌为是仅次于乳腺癌的第二位最常见的女性恶性肿瘤，对女性的生殖健康造成严重危害。其中，子宫颈癌类型中以鳞状细胞癌最为常见，约占75%～80%，其次为腺癌，其他病理类型的宫颈癌较为少见。世界卫生组织与国际癌症研究所已明确高危型人类乳头状瘤病毒（HPV）感染为子宫颈癌发生的重要危险因素，其中以HPV16、HPV18感染最为重要。但HPV感染非子宫颈癌唯一致病因素，子宫颈癌的恶性变进展过程是多因素、多事件、多基因作用综合积累的结果，其中某些基因的突变、原癌基因及肿瘤转移基因的激活、抑癌基因及肿瘤转移抑制基因的失活及所引起的一系列信号转导异常等改变，为子宫颈癌发生、发展的分子生物学基础。这也说明了HPV疫苗并不能预防所有的子宫颈癌，存在着一定的局限性，且该疫苗正式上市时间仅十余年，其长期有效性、潜在副作用以及是否需要再次接种等性能也仍需进一步的考察研究。因此，筛选出高灵敏性、高特异性的肿瘤基因，从基因水平研究子宫颈癌的恶性生物学特性，对子宫颈癌的早期诊断、预后评价及推动基因靶向性肿瘤生物治疗有着重要的意义。本文就近年来研究热门的与子宫颈癌恶性生物学特性相关基因作一综述。

1 原癌基因

1.1 c⁃jun基因 1987年BOHMANN等［1］发现禽肉瘤逆转录病毒ASV17的细胞内同源基因c⁃jun，该基因所编码的蛋白质由334个氨基酸组成，包括3个结构域：delta结构域、反式激活结构域和DNA结合与二聚化结构域3个结构域。当受到致癌因素刺激时，原癌基因c⁃jun被激活，c⁃jun蛋白进入核内通过DNA结合与二聚化结构域和c⁃fos蛋白以亮氨酸拉链结构的形式形成复合物AP⁃1。具有转录调节活性的AP⁃1可识别特定的DNA序列，并与之结合，从而调控下游靶基因的表达，其主要通过诱导EMT（上皮细胞向间质细胞的转变）、调节MMPs（细胞外基质金属蛋白酶）、刺激血管生成因子表达，正向调控细胞周期、抗细胞凋亡等途径促进细胞恶性转化［2⁃3］。通过检测不同病变程度的子宫颈标本中的c⁃jun表达，发现c⁃jun在正常子宫颈、子宫颈炎、子宫颈上皮内瘤变、子宫颈癌组织中表达依次增强，反之，在正常子宫颈组织中基本不表达，提示c⁃jun对子宫颈癌的增殖、侵袭转移起着积极作用，可能是子宫颈癌发生发展的分子触发点［1，4］。此外，有部分学者认为c⁃jun在子宫颈癌组织中的高表达与子宫颈癌的重要病因HPV感染、病毒癌基因激活密切相关，但目前尚有争议需进一步验证，推测c⁃jun可能为一种潜在的子宫颈癌分子标记，对子宫颈癌早期诊断有重要意义［4］。

1.2 PIK3CA基因 PIK3CA是新近发现的一种原癌基因，定位于染色体3q26.3，其编码序列中含有约20个外显子，PIK3CA编码蛋白质为PI3⁃Kp110α。原癌基因PIK3CA突变或扩增时，可激活PI3K/AKT细胞信号转导途径，该通路通过参与调控细胞周期、改变细胞运动和粘附、重构细胞支架、影响胞内物质运输等方式来调节细胞的生长增殖，从而导致肿瘤的发生［5］。利用TCGA数据库对子宫颈癌组织染色体分析得出，PIK3CA所定位的染色体3q26.3的扩增为子宫颈癌中最常见的染色体突变，提示PIK3CA可作为子宫颈癌的一种原癌基因发生突变，并致宫颈病变恶性化［6］。研究发现，PIK3CA基因突变点主要有三个：E542K和E545K（位于外显子9）、H1047R（位于外显子20），这些突变点改变可通过引起一系列下游信号通路异常，进而起到促进细胞生长增殖，拮抗凋亡的效应。子宫颈癌的多药耐药性的产生，常为影响患者生存预后，导致化疗失败的原因之一，现有相关研究表明，宫颈癌细胞获得耐药性与PIK3CA基因突变密切相关，而其所具有的耐药特性在一定程度上能够被PI3K抑制剂逆转，从而起到化疗增敏的作用，表明部分耐药型宫颈癌患者可能会受益于PI3K抑制剂治疗［7］。PIK3CA与HPV感染之间的相关性也是现子宫颈癌研究的热点之一，众所周知，HPV感染是子宫颈癌的重要病因，相关研究显示，HPV阳性和PI3⁃Kp110的表达存在显著一致性，故有学者推测子宫颈组织在HPV感染下，PIK3CA基因突变激活PI3K/AKT通路，从而促使子宫颈癌的发生，但缺乏明确证据，仍需进一步深入研究［8］。

2 抑癌基因

2.1 WWOX基因 2000年一种新的抑癌基因通过鸟枪基因测序技术被发现，即WWOX基因，定位于人染色体16q23.3⁃24.1区域，此区域跨越了1个CFSs（普通型脆性位点）即FRA16D，与抑癌基因FHIT相似。WWOX基因所编码的蛋白相对分子质量为46 kD，由414个氨基酸构成，包括2个功能区：2个WW域和SDR区，其中WW域之间含一个核定位信号区（称为NLS），可引导WWOX由胞浆入胞核［9］。当受到外界致癌因素（如紫外线、HBV病毒、黄曲霉素等）作用，脆性位点FRA16D易发生断裂，致WWOX基因发生断裂、变异和失活，使之表达下调，甚至缺失，最终致使肿瘤的发生发展。通过检测WWOX在子宫颈癌中的表达情况，发现WWOX在子宫颈癌组织中表达明显低于正常子宫颈和癌旁组织，且其阳性表达与临床分期、病理分级和淋巴结转移程度可能存在联系性，由此可推测WWOX基因在子宫颈癌发生发展中起着重要作用，并与子宫颈癌预后密切相关，为子宫颈癌临床治疗提供了新思路——靶向修复子宫颈癌细胞中的WWOX基因［10］。WWOX基因主要通过下列几条机制发挥其抑癌作用：（1）WWOX基因过表达可促进线粒体释放cyt⁃c（细胞色素C），cyt⁃c为线粒体呼吸链的重要组份，是启动细胞凋亡的关键程序之一；（2）WWOX蛋白可以通过其功能区与p73、p53、Ap2、c⁃jun、Bcl⁃2等增殖或凋亡相关因子相互作用，引起一些列下游信号转导改变，并共同介导细胞凋亡；（3）可介导内源性Caspase（即半胱氨酸蛋白酶）家族所触发的凋亡信号传导，促进细胞凋亡［11⁃13］。同时，WWOX基因抑癌机理研究的深入，也为抑癌基因WWOX能否作为子宫颈癌的一个早期临床预测指标提供了理论依据和指导。

2.2 RUNX3基因 人类Runx家族包含Runx1、Runx2、Runx3三个成员，其中RUNX3基因是新近发现的一种抑癌基因，广泛在多种细胞中均有表达（如上皮细胞、间叶细胞、血液细胞等），定位于人染色体1p36.1，长约67 kb，由6个外显子、开放阅读框和两个启动子P1、P2构成［14］。现已证明在多种肿瘤中存在Runx3表达缺失或低表达，主要原因为该基因杂合性缺失和启动子甲基化。RUNX3为TGF⁃β（转化生长因子β）信号转导通路中关键的作用靶点，其表达的异常可引起TGF⁃β信号转导紊乱，下游Smad复合物激活异常，从而干扰细胞凋亡和周期转化，导致肿瘤的发生［15］。Runx3作为一种抑癌基因，其表达水平与子宫颈的恶性程度和TGF⁃β表达呈负相关，同时应用MSP技术（甲基化特异性聚合酶链反应）检测不同病变子宫颈组织及其相对应的血浆Runx3启动子甲基化状态，发现子宫颈癌组织中的启动子甲基化率较子宫颈上皮内瘤变及正常子宫颈组织明显升高，且差异显著，此外，相对应的血浆中Runx3和组织启动子甲基化变异存在一致性，表明Runx3基因甲基化异常可干扰TGF⁃β表达，促进子宫颈癌的发生发展。血浆和组织中甲基化一致性也提示可利用检测血浆中的Runx3启动子甲基化作为子宫颈癌的早期预测指标。启动子甲基化是Runx3基因失活的主要因素，有学者将去甲基化药物或甲基化抑制剂应用于抑癌基因表达的恢复，发现可有一定程度的抑癌效果，这也为子宫颈癌的诊治开辟了新途径，为肿瘤靶向治疗提供了新方向。

3 肿瘤转移相关基因

3.1 肿瘤转移促进基因MTA1 MTAs家族（肿瘤转移相关基因家族）包括3个成员，为 MTA1，MTA2，MTA3，其中以MTA1基因发现最早，于1994年由TOH等应用差异cDNA文库扫描技术在高转移性大鼠乳腺癌细胞中发现该基因［16］。人类 MTA1 基因定位于 14q32.3，全长约2.2 kd。该基因与乳腺癌、胃癌、结肠癌、子宫颈癌等上皮来源为主的多种恶性肿瘤的侵袭转移密切相关，其所编码MTA1蛋白具有SH⁃3结合位点和磷酸化结合位点，提示该蛋白可调节细胞信号转导，同时MTA1参与核小体重塑和脱乙酰基酶复合物（NuRD）组成，并可以通过调节组蛋白乙酰化和去乙酰化来重塑染色质结构的疏松和紧密，直接或间接的抑制某些转移抑制基因的转录，促肿瘤转移［17］。MTA1在宫颈癌中的表达较正常子宫颈增高，并与子宫颈癌的淋巴转移、浸润程度及病理分级相关，表明MTA1与子宫颈癌侵袭转移存在相关性。韩肖燕等［18］应用RNA干扰技术将MTA1⁃SiRNA瞬时转染子宫颈癌CaSki细胞株中致MTA1表达显著下调，发现转染后癌细胞克隆、生长速度、细胞间粘附及划痕愈合能力均明显降低，但细胞周期无显著改变，MTA1基因沉默后还伴随着抑癌基因P53，癌基因MDM2及 integrinβ1、E⁃cadherin、VEGF、uPA、MMPs等肿瘤转移相关因子表达改变，提示MTA1可通过调节多种转移相关基因的表达或与之协同作用于宫颈癌细胞，共同推动子宫颈癌细胞的迁移和运动。通过人子宫颈癌移植瘤动物模型实验，发现转染含MTA1质粒可使癌细胞在体内成瘤能力增强，反之，转染MTA1干扰质粒后则使癌细胞在体内成瘤能力减弱，进一步证明了MTA1促进子宫颈癌的侵袭转移等生物学行为的发生。此外，有相关报道，MTA1还与膜相关蛋白SLP2、白细胞介素IL24表达及上皮间质转化相关［19］。进一步探索MTA1与子宫颈癌的生物学行为关系，可在子宫颈癌的临床治疗中，为RNA干扰等靶向基因治疗提供新的分子参考靶点。

3.2 肿瘤转移促进基因S100A4 S100蛋白家族为钙结合蛋白中最大的亚家族。一共有21个成员，其中包括S100A4。转移促进基因S100A4定位于稳定性较差的人染色体1q21，与肿瘤发生发展相关，并在肿瘤的侵袭转移过程中发挥着重要作用［20］。该基因的促转移机制主要为：（1）调节钙粘着蛋白和CD44，改变细胞间粘附能力；（2）促细胞外基质降解，参与细胞骨架重建，增加肿瘤细胞运动能力；（3）调节抑癌基因或促凋亡基因，干扰细胞周期，促肿瘤生长增殖；（4）促肿瘤血管生成［21］。早在2002年，有学者观察到接触了电离辐射后的人类子宫颈癌细胞Siha出现S100A4蛋白表达增加，提示该蛋白与宫颈癌发生可能存在相关性。同时，有学者通过共聚焦激光扫描显微镜法观察具有转移灶的子宫颈癌细胞，证实了S100A4在钙离子激活作用下，在子宫颈癌细胞中存在重新定位现象，由此可推测该蛋白对宫颈癌细胞的运动及侵袭能力起到调节作用［22］。通过检测子宫颈癌组织与正常子宫颈组织中的S100A4和E⁃cad（上皮钙粘素）表达，显示较正常子宫颈组织，S100A4表达显著上调，而E⁃cad则相反，呈负相关，二者表达均与淋巴结转移相关，提示二者与子宫颈癌发生转移密切相关，S100A4可能是通过下调E⁃cad这一途径来改变子宫颈癌细胞间粘附力［23］。随着对S100A4与子宫颈癌关系研究的深入，发现S100A4可相互作用或作用于抑癌基因WWOX和p53、促凋亡基因bax、凋亡抑制因子Bcl⁃2 等来发挥其增殖作用，同时可调节 MMP⁃2、CD44、E⁃cad、整合素αvβ3等因子及其本身低甲基化状态，促进子宫颈癌的侵袭和转移，故肿瘤转移促进基因S100A4对子宫颈癌的诊疗及预后评价有一定的临床价值，有望成为一个肿瘤转移侵袭的预测指标。

3.3 肿瘤转移抑制基因KiSS⁃1 KiSS⁃1基因为新近发现的一种新的肿瘤转移抑制基因，是通过杂交人类黑色素瘤非转移细胞株和高转移细胞株的cDNA时，发现的一个新基因，定位于染色体1q32⁃41区，具有抗肿瘤侵袭转移的作用［24］。KiSS⁃1基因编码初始产物含多个磷酸化位点，通过磷酸化修饰可产生包含Metastin在内的多个氨基酸残基肽。KiSS⁃1基因的功能主要有两种：其一，生殖调控作用；其二，抑制肿瘤转移作用，KiSS⁃1在胎盘、大脑、卵巢、胰脏等多种正常组织中广泛表达，但多种肿瘤中呈现表达缺失或低表达，并与肿瘤的转移能力相关。其抗肿瘤效能可能通过Metastin与受体GPR54特异性结合，激活PLC、FAK、MAPK等信号通路并诱导细胞周期G2⁃M期阻滞，抑制肿瘤细胞增殖和移行能力来实现的，同时KiSS⁃1可影响细胞骨架形成，从而抑制肿瘤转移［25］。通过正常子宫颈组织和子宫颈上皮内瘤变组比较，子宫颈癌组织中KiSS⁃1呈显著低表达，且与淋巴结转移及临床分期密切相关，提示KiSS⁃1基因在宫颈癌中也发挥其抑制肿瘤转移增殖的作用。相关研究中发现，基质金属蛋白酶MMP⁃9与KiSS⁃1呈负相关表达。基质金属蛋白酶是一组可降解细胞外基质的蛋白水解酶，与基质金属蛋白酶组织抑制剂即TIMPs维持一种动态平衡，如该平衡打破，则可致ECM降解活跃，肿瘤细胞的侵袭和转移能力增强。一方面，活性的MMPs可以与KiSS⁃1蛋白结合，并使Metastin和KiSS⁃1多肽发生裂解，致KiSS⁃1蛋白失去配体活性；另一方面，KiSS⁃1可抑制胞浆中NF⁃kB向核内转移，减少其与MMP⁃9启动子的结合，最终使得MMP⁃9表达下调，此为KiSS⁃1基因抗转移机制之一［26］。由此推测KiSS⁃1基因可能成为子宫颈癌潜在的临床诊疗和评估预后的参考指标，但目前关于KiSS⁃1基因在子宫颈癌中的作用机制尚未完全明确，仍有待进一步深入研究。

3.4 肿瘤转移抑制基因KAI1 定位于人染色体11p11.2区带上的KAI1基因（取自中文抗癌Kang ai）是从转移抑制的前列腺细胞系AT6.1中分离得到的一种肿瘤转移抑制基因，其编码的KAI1蛋白（又名CD82蛋白），属于第四次跨膜超家族TM4SF成员之一，该蛋白含有3个潜在的糖基化位点位于胞外的亲水结构域，同时，还可与整合素及其他因子相互作用形成一种复合体，KAI1/CD82广泛的糖基化位点和调节整合素的粘附作用可增加细胞⁃细胞及细胞⁃基质之间的粘附性，在肿瘤侵袭转移抑制中发挥重要作用［27］。KAI1基因在子宫颈癌中普遍表达下降或缺失，并与淋巴转移和分化程度密切相关，提示KAI1可能与子宫颈癌生物学行为有一定相关性。通过比较体外转染KAI1⁃cDNA子宫颈癌细胞CaSki组与转移空载体CaSki组，发现CaSki⁃KAI1组的增殖能力和生长速率均显著下降，异质粘附力增强，表明KAI1子宫颈癌的增殖转移有一定的抑制作用，并在此基础上进行transwell侵袭实验，显示c⁃KAI1组的细胞穿膜数较对照组显著减少，这也进一步验证了KAI1的抗子宫颈癌细胞侵袭转移作用。现对于KAI1抑制子宫颈癌转移侵袭的机制尚未完全明确，经分析KAI1在其他肿瘤中的作用机制，推测可能与该基因对肿瘤免疫耐受、粘附能力、迁移力的调节以及对转移区癌细胞增殖抑制等方面有关。HPV病毒感染为子宫颈癌的发生的重要诱因，但通过KAI1基因在子宫颈癌中研究的深入，相关研究已证实KAI1表达的下调与HPV感染无关，但与肿瘤发生的关键步骤——上皮间质转化（EMT）密切相关，在子宫颈癌组织标本中可发现KAI1蛋白的表达与EMT过程中易丧失的上皮性标志物E⁃cad的表达呈正相关，与EMT过程中增加的间充质标志物Snail、Slug、Twist的表达呈负相关，故干扰EMT使得上皮细胞黏性和极性丧失可能为KAI1抑制子宫颈癌增殖转移的又一机制，同时提示了早期联合KAI1、E⁃cad及间充质标志物可作为预测子宫颈癌转移潜能的指标［28］。目前关于KAI1基因与子宫颈癌预后的相关性尚存在争议，KAI1是否可以作为子宫颈癌预后判断指标仍待深入研究。

4 总结与展望

现临床上子宫颈癌的治疗策略是以手术及放化疗为主，但仍存在疗效不明显、不良反应严重等问题，其中放化疗作为一把“双刃剑”，在杀伤肿瘤细胞的同时对机体造成不同程度的毒副损伤，这也是放化疗的剂量控制及使用受限的直接原因。故高效治疗与高毒副作用的矛盾成为目前传统细胞毒性药物的临床应用瓶颈，为打破此瓶颈，传统的细胞毒性药物正逐步向新型抗体靶向药物等具有针对性的新型药物过渡。近两年来在我国上市的HPV疫苗也是现阶段子宫颈癌的热点话题，不予置否，HPV疫苗的推广将会为女性群体健康带来重大效益，也是防癌疫苗研制的里程碑，但迄今为止，被发现HPV病毒亚型数量高达100多种，但目前对于预防范围最广的HPV九价疫苗也仅能抵挡其中的九种亚型（包括高危型HPV16、HPV18），此外子宫颈癌的发生发展还受到女性激素、基因调控、外界环境等诸多因素共同作用，因而现阶段的子宫颈癌疫苗并不能预防全部的子宫颈癌，尤其是对于极少数HPV阴性这一特殊类型的子宫颈癌，同时该疫苗存在一定的局限性，如年龄限制、对已感染HPV的妇女收益降低、接种后仍需定期行防癌筛查、价格昂贵等不足，同时该疫苗上市时间短，故其接种后保护期的时限、不良反应暂未完全明确，这些都限制了HPV疫苗的推广，尤其是对于拥有大部分宫颈癌患者的发展中国家。随着分子生物学的进步及其在肿瘤学中的发展，人们逐渐意识到原癌基因、抑癌基因、肿瘤转移促进基因、肿瘤转移抑制基因的不同表达为影响肿瘤恶性生物学行为的关键环节，此外基因与基因之间存在的上下游关系和相互作用可形成一系列复杂的信号传导通路网，其中恶性生物学特性相关基因的突变所致的信号通路及其产物的异常改变是恶性肿瘤发生发展的分子生物学基础。因而 c⁃jun、PIK3CA、WWOX、RUNX3、MTA1、S100A4、KiSS⁃1和KAI1等子宫颈癌恶性生物学特性相关基因在子宫颈癌形成与发展过程中扮演着至关重要的角色，同时还有部分子宫颈癌恶性生物学特性相关基因已被研究证实与HPV感染存在一定的联系性，故对其在子宫颈癌中的具体作用机制及作用细节进行深入研究，将会从分子层面上对那些HPV疫苗未能成功预防的子宫颈癌、未行HPV疫苗预防的高危人群以及已经感染HPV或子宫颈癌患者提供临床诊疗的新思路，同时子宫颈癌相关基因的研究也有利于HPV疫苗的进一步改良，二者可相互推动发展，甚至研制出不局限于预防的基因治疗性疫苗，实现防治结合。同时，子宫颈癌恶性生物学特性相关基因的研究也为子宫颈癌的诊断及预后评价提供新的分子标志物，为子宫颈癌的分子靶向治疗提供新的有效靶点，所以子宫颈癌的基因研究有具有不可估量的潜在临床应用价值。