宫颈癌相关显著突变基因研究进展

傅培强，王伟，郝敏

宫颈癌是一种最常见的妇科恶性肿瘤，严重威胁着女性生命健康。在2018年，全球约有569 847新发病例，约311 365例死亡病例[1]。虽然人乳头瘤病毒（HPV）疫苗的应用及宫颈癌筛查显著降低了宫颈癌的发病率，但其在发展中国家仍高居不下。在我国，宫颈癌的发病率与病死率已经上升至女性生殖道恶性肿瘤首位[2]。众所周知，HPV感染是宫颈癌发生的主要病因，但大多数女性为一过性感染，只有约1%高危型HPV持续感染的妇女会发展为宫颈癌[3]，其发病机制和相关风险因素尚不完全了解。

体细胞中基因结构及拷贝数量的改变都能够引起基因功能的变化，导致细胞正常增殖凋亡过程紊乱，甚至发生癌变。现已证明宫颈癌的发生是体内外等多方面因素共同作用的结果[4]。其中原癌基因过度激活与抑癌基因的异常凋亡及其他相关调节基因的突变在宫颈癌的发生发展中起重要作用。随着基因组测序技术的发展，更多突变基因在宫颈病变和宫颈癌组织检测中被发现，这些突变的积累可能是癌变发生的重要机制，可能为进一步阐明宫颈癌发生机制提供重要的线索。显著突变基因（significantly mutated gene）是在基因水平上通过对大量肿瘤样本体细胞的单个碱基或小片段插入、缺失等突变进行分析，结合突变热点、功能及进化保守性筛选得到的可能具有生物意义的基因，显著突变基因的确定可帮助进一步锁定疾病驱动基因。2017年刊登于《Nature》的一篇研究通过对宫颈癌组织基因组变化进行分析发现，SETA结合蛋白（SHKBP1）、ErbB-2受体酪氨酸激酶3（ErbB-3）、半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶8（CASP8）、人类白细胞抗原A（HLAA）、转化生长因子βⅡ型受体（TGFBR2）、磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸3-激酶催化亚基（PIK3CA）、E1A结合蛋白 p300（EP300）、F 框/WD-40 域蛋白 7（FBXW7）、HLA-B、第10号染色体上磷酸酶和张力蛋白同源缺失的基因（PTEN）、红细胞衍生核因子2样蛋白 2（NFE2L2）、AT丰富结合域 1A（ARID1A）、鼠类肉瘤病毒癌基因（KRAS）和丝裂原活化的蛋白激酶1（MAPK1）等多个显著突变基因的存在，这提示其与宫颈癌的发生发展密切相关[5]。与其他基因在宫颈癌及相关领域机制探索较多不同，ErbB-3、HLA-A、CASP8和TGFBR2等虽早已被发现，但作为宫颈癌中首次检测到的显著突变基因，在该领域中相关机制的探索仍鲜有报道。本文主要对宫颈癌中新发现的显著突变基因的研究进行综述。

1 ErbB-3

人类表皮生长因子受体（human epidermal growth factor receptor，HER）家族属于酪氨酸激酶的跨膜蛋白受体，包括ErbB-1[表皮生长因子受体（EGFR） 或 HER-1]、ErbB-2 （HER-2）、ErbB-3（HER-3）和 ErbB-4（HER-4），参与多种复杂且受到严格控制的信号通路，调控细胞增殖、迁移、侵袭和存活等多种生物学过程[6]。EGFR和HER-2是已经确定的原癌基因，过度表达导致恶性肿瘤的发生。ErbB-3又称ErbB-2受体酪氨酸激酶3，编码基因位于12q13.2，其本身具有极小的激酶活性，需通过其配体的调节与家族的另一成员形成异源二聚体，进而引发多个信号级联，导致下游效应[7]。这些信号级联反应主要是磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）和MAPK信号通路，分别刺激存活和增殖。PI3K/蛋白激酶B（AKT）途径的激活是癌细胞在暴露于毒性刺激时逃避细胞死亡的重要条件[8]，而HER-3胞内结构域有6个潜在的PI3K结合位点，当这些位点与PI3K中的亚基相互作用时，可以强烈激活PI3K通路[9]，由此可见该通路的激活能增加恶性肿瘤的发生转移。受体酪氨酸激酶家族或其直接下游靶标的过度表达或异常激活则会引起MAPK/细胞外调节蛋白激酶（ERK）的激活，进而导致多种底物的活化，引起细胞增殖；相比PI3K/AKT途径，该通路在细胞增殖和侵袭上更具活性[10]。

研究证明，ErbB-3在黑色素瘤、乳腺癌、胰腺癌等多种恶性肿瘤中都有过表达的存在，且其激活与恶性肿瘤的发生发展、不良预后以及耐药性有着密切的关系[11-13]。通过对宫颈癌组织中基因组测序，发现ErbB-3是一种新的宫颈癌显著突变基因，这为宫颈癌发病机制的研究提供了新的线索[5]。Du等[14]对宫颈鳞癌和腺癌各25例患者的肿瘤组织及癌旁组织中ErbB-3 mRNA及其蛋白质表达水平进行测定，显示其在鳞癌和腺癌中的表达水平均高于正常组织。在小干扰 RNA（small interfering RNA，siRNA）转染的宫颈鳞癌细胞沉默ErbB-3表达后，癌细胞的增殖、迁移、侵袭能力以及丝裂原激活蛋白三激酶1（mitogen activated protein three kinase，MTK-1） 蛋白表达也明显下降。Sollome等[15]发现ErbB-3可通过与MTK-1相互作用调节细胞迁移和细胞外酸化，推测ErbB-3可能和MTK-1发挥协同作用，促进宫颈癌的发生和转移。Tang等[16]研究表明，缺氧诱导的微小 RNA-152（miR-152）抑制 WNT1（Wnt Family Member 1，WNT1）和ErbB-3的表达，可抑制宫颈癌细胞的增殖。

近年来，ErbB-3作为恶性肿瘤治疗靶点的研究也逐渐增多，其靶向抗体通过多种机制干扰肿瘤细胞的生长。这些药物多处在临床前及临床研究过程中，未来其研究结果能为宫颈癌的治疗提供新的方向。

2 HLA-A

HLA即人类的主要组织相容性复合体，其基因位于6p21.31，是宿主细胞介导的病毒感染免疫反应的重要组成部分，与人类免疫系统功能及肿瘤的发生发展密切相关。HLA主要分为Ⅰ类和Ⅱ类基因。经典的HLA-Ⅰ类基因HLA-A、HLA-B、HLA-C表达于大多数有核细胞，并编码经典的HLA-Ⅰ类分子（内源性抗原提呈分子），可将多肽类抗原提呈给CD8+细胞毒性T细胞。HLA-Ⅱ类基因表达于巨噬细胞和淋巴细胞上，负责编码Ⅱ类分子DR、DQ、DP，帮助CD4+T淋巴细胞介导免疫[17]。研究表明，免疫抑制的个体更容易发生持续性HPV感染和宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）及癌变，提示逃避免疫监视可能与HPV的转化潜力和宫颈癌的快速进展有关[18]。肿瘤逃避宿主免疫监视常见的一种机制是HLA表达的改变，人类HLA-Ⅰ分子的完全丧失导致对细胞毒性T淋巴细胞介导裂解的抵抗。

研究表明，HLA分子的表达能够作为预测多种肿瘤患者预后的重要因素，包括直肠癌、子宫内膜腺癌、卵巢上皮癌和前列腺癌[19]。一项评估宫颈癌细胞悬液的小型研究发现，90%的肿瘤表现出HLA基因的某些改变，包括基因突变、杂合性丧失和其他基因改变[20]。其中，宫颈癌中HLA-Ⅰ类分子表达的部分缺失可导致肿瘤抗原表达和免疫细胞识别的缺失，可能与患者总体生存率和无病生存率较差有关[21]。发表于《Nature》的一篇研究通过宫颈鳞癌组织全基因组测序，发现HLA-A和HLA-B的突变分别可占8%和6%～9%，HLA-A首次被定义为宫颈癌中的显著突变基因[5]。Ferns等[21]通过对不同宫颈癌组织的检测，发现原发性宫颈鳞状细胞癌中HLA-A完全丧失趋势明显，宫颈鳞状细胞癌转移灶中HLA-A丧失较明显，在宫颈腺癌中只检测到HLA-B/-C的明显丧失，同时该研究发现肿瘤大小和累及参数也与HLA-Ⅰ类基因异常表达有关。

3 CASP8

Caspase是一组以天冬氨酸为底物的半胱氨酸蛋白酶家族，其成员表达或活性的异常与包括恶性肿瘤在内的多种病理状态有关。Caspase-8由染色体2q33上的CASP8编码，是一种作用于死亡受体配体相互作用诱导凋亡过程的顶端Caspase，其活化导致下游Caspase激活，可从细胞凋亡、坏死、细胞黏附和迁移等多方面改变细胞行为[22-23]。正常情况下Caspase-8以单体酶原的形式存在，膜相关死亡受体信号复合物如死亡诱导信号复合物（death inducing signaling complex，DISC）与 Caspase-8 结合促进酶原成熟，进而发挥凋亡作用。近年来也发现通过Toll样受体、抗原受体、死亡域的微管支架、未连接的整合素等信号途径也可使Caspase-8发挥作用[23]。

Caspase-8失活是肿瘤逃避细胞凋亡过程的关键，因此，Caspase-8表达减少或功能障碍促进了各种恶性肿瘤的发生、进展和治疗耐药性，如头颈部癌、结直肠癌、胃癌和神经母细胞瘤[24-26]。在宫颈癌中，Caspase-8作为显著突变基因已被发现。Aréchaga-Ocampo等[27]研究显示宫颈癌样本和细胞系中Caspase-8和Caspase-9的表达不同，提示宫颈癌中Caspase途径的多重改变。Ekonomopoulou等[28]通过宫颈癌变组织中Caspase-8的检测发现，随着恶性肿瘤的进展Caspase-8呈逐渐下降的趋势，凋亡作用也逐渐受到抑制。Wu等[29]发现肿瘤坏死因子α 诱导蛋白 8（Tumor necrosis factor α-induced protein 8，TNFAIP8）在宫颈癌HeLa细胞中的抗凋亡作用通过抑制Caspase-3/-8完成，TNFAIP8的沉默会增加顺铂治疗的敏感性及促进Caspase-3/-8在凋亡过程中发挥作用。Wang等[30]发现抑制Caspase-8/-3/-9的活性会明显减少B细胞相关蛋白31（B cell associated protein 31，BAP31）基因沉默导致的细胞凋亡，进一步证明Caspase在BAP31致宫颈癌发生和转移中发挥重要作用。Kong等[31]发现泛素连接酶Cullin 7（CUL7）作为Cullin家族重要成员之一，通过促进Caspase-8泛素化修饰阻止Caspase-8活化，进而限制外源性凋亡信号的传导。

寻找肿瘤细胞生长的分子调控因子一直是恶性肿瘤研究的重要目标，Caspase-8及凋亡机制的深入研究，可能对宫颈癌的预防和治疗以及Caspase-8作为恶性肿瘤预测物研究的开展具有重要意义。

4 TGFBR2

TGF-β在细胞正常发育和体内平衡中发挥重要作用，其响应及下游信号通路的失调可导致多种疾病，包括恶性肿瘤的启动、进展和转移。TGFBR2是TGF-β直接结合并发挥作用的受体，其编码基因位于3p22，具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性[32]。TGFBR2作为TGF-β信号通路中发挥作用的关键分子，是重要的恶性肿瘤抑制因子，TGF-βⅠ型与Ⅱ型受体形成的复合物的胞内结构域相互作用，使Ⅱ型激酶磷酸化特定的丝氨酸和苏氨酸，再通过转磷酸化作用激活Ⅰ型受体激酶，进而磷酸化下游的细胞效应因子等物质，启动胞内下游级联反应，如最常见的SMAD信号通路。肿瘤细胞中，氨基（N）端糖基化的TGFBR2能阻止TGF-β与其结合，使细胞抗TGF-β信号传导，从而降低癌细胞对TGF-β信号的敏感性，促进肿瘤发生[33]。

TGFBR2基因是微卫星不稳定突变和微卫星稳定突变的共同靶点，其基因的低表达或突变在CIN、宫颈癌、直肠癌、卵巢癌、肺癌和乳腺癌中都有发现，且其低表达与前列腺癌、鼻咽癌、乳腺癌和结肠癌的风险增加有关[5,34-36]。Yang等[34]研究表明，TGFBR2水平低的宫颈癌患者预后不良。TGFBR2低表达和人端粒酶逆转录酶（human telomerase reverse transcriptase，hTERT）高表达同时存在与患者存活率差相关，其风险比对总体存活的影响高于单纯TGFBR2低表达组患者。同时，在HeLa细胞中敲低TGFBR2表达增加细胞增殖、侵袭，端粒稳态，减少细胞凋亡。Cai等[37]通过沉默及过表达SiHa细胞中的TGFBR2，发现TGFBR2沉默增强细胞增殖和迁移，反之TGFBR2表达上调则抑制这一作用。作为miR-17-15p的靶向基因，miR-17-15p过表达会抑制TGFBR2表达，进而促进肿瘤的发生发展。

TGFBR2突变或表达下调导致肿瘤增殖及侵袭能力增强的研究结果表明TGFBR2可能是抗肿瘤治疗中重要的靶点之一。因此，TGFBR2活性调节及其在恶性肿瘤中作用机制的深入研究在临床宫颈癌靶向治疗方面具有重要的应用前景。

5 结语与展望

基因突变在宫颈癌的发生发展中起到了不可替代的作用。迄今为止，通过基因组测序技术发现，宫颈癌中存在多个新的显著突变基因，但仍有很多基因的作用机制尚少见研究报道。关于显著突变基因在宫颈癌组织中的检测及其在宫颈癌发生发展中扮演角色及深入机制的探索，对宫颈癌未来的诊断、靶向治疗、预防具有深远的意义。