宫颈癌易感基因多态性的研究进展

陆庆春,劳小霞

宫颈癌是妇科最常见的恶性肿瘤之一,严重威胁女性的健康和生命。研究发现宫颈癌是由多种因素长期相互作用引起的疾病,其中高危型人乳头瘤病毒(HPV)的持续感染是宫颈癌发生的必要条件。持续的高危型HPV感染会导致HPV-DNA整合到宿主基因组中并破坏开放阅读框,导致病毒癌基因E6和E7表达增加,并分别与P53和PRb结合,导致宫颈细胞恶变,进而引起宫颈癌的发生[1]。然而仅高危型HPV感染不足以诱发宫颈细胞恶性转化,研究显示宿主基因多态性可能是影响个体对宫颈癌易感性最不可忽略的因素[2]。

肿瘤遗传易感性是由个体基因组上单个核苷酸多态性(SNP)决定的,单个核苷酸的变异使机体具有易患某种肿瘤的倾向性。SNP是人类最常见的一种可遗传变异,人类基因多态性中有90%属于SNP,其形式包括单个碱基的插入、缺失、转换、颠换等,可反映个体表型及疾病易感性的差异。SNP常用PCR-RFLP(限制性片段长度多态性)进行检测,随着检测技术不断发展,DNA测序及基因芯片已更多地用于基因多态性的检测中,且DNA测序目前趋于自动化,是目前研究肿瘤基因易感性的主要方式,被称为“第三代DNA遗传标记”。HPV持续感染是宫颈癌发生的首要病因,宿主基因组SNP变异可能会影响HPV感染的敏感性或持续性,以及宫颈肿瘤细胞发展的速率[3]。因此,SNP与宫颈癌遗传易感性的研究成为了热点,并显示出了巨大的应用前景。

1 长链非编码RNA基因多态性

长链非编码RNA(lncRNA)是一类长度在200 nt以上,很少或不参与蛋白质编码功能,某些lncRNA也可以被核糖体吸引,并翻译产生小肽。随着研究的深入,lncRNA被发现在细胞的多个生物学进程中发挥重要功能。研究表明多种lncRNAs在宫颈癌中存在差异性表达,并且可作为抑癌基因或促癌基因参与宫颈癌细胞的生长、分化、迁移、侵袭以及凋亡等过程,从而影响宫颈癌的发生与发展[4]。最近的研究发现lncRNA基因遗传多态性与宫颈癌的发生、发展相关联。lncRNA遗传多态性可通过改变lncRNA表达及其调控机制,影响宫颈癌的易感性。

Wang Y等[5]通过病例对照研究发现,LINC00673 rs11655237等位基因A显著增加中国人群的宫颈癌易感性,等位基因A患者LINC00673表达显著低于等位基因G患者,表明rs11655237可能是通过下调LINC00673在宫颈组织中的表达从而增加宫颈癌患病风险。然而Zhu W等[6]最新的体外试验却发现携带LINC00673 rs11655237 GG、GA和AA基因型的外泌体可以抑制小鼠宫颈肿瘤细胞的生长,且A等位基因的抑制作用远强于G等位基因,转染带有rs11655237 GG、GA和AA基因型的细胞可以上调LINC000673和其靶基因IFNAR1的表达,同时下调miR-1231的表达,表明rs11655237多态性通过干扰LINC00673与microRNA-1231的相互作用影响宫颈癌的进展。

Jin H等[7]报道HOTAIR rs7958904 CC基因型与宫颈癌风险增加相关,rs7958904 CC基因型组织的HOTAIR表达量高于GG基因型,rs7958904 C等位基因对宫颈癌细胞具有促生长作用,表明rs7958904通过调节宫颈癌细胞增殖影响宫颈癌的遗传易感性。另外,Weng SL等[8]调查台湾女性HOTAIR SNPs与宫颈癌的复发率和患者生存率之间的关系,发现HOTAIR rs920778与宫颈癌易感性无相关性,但GG基因型与宫颈癌较高复发率和较低总生存期相关,可作为宫颈癌复发率和总生存率的独立预测因子。研究显示非编码区特别是启动子区的SNP,可以通过影响转录因子与启动子区的结合,改变基因的转录和表达,从而影响肿瘤遗传易感性。Wang LY等[9]研究HULC启动子中rs1041279、rs3005167和rs7770772与宫颈鳞状细胞癌风险之间的关联,发现rs1041279 GG基因型和G等位基因与宫颈鳞状细胞癌风险增加相关,rs1041279 G启动子导致更高的转录活性,GG基因型携带者的HULC表达水平增加。Weng SL等[10]研究GAS5启动子区域的rs145204276和rs55829688插入(ins)/缺失(del)多态性,发现rs145204276 Del/Del基因型的AGGGA缺失发生率在宫颈癌前病变患者中较低,而rs55829688 Ins(AGGGA)/Del和Del/Del(-/-)的子宫颈癌患者,其5年生存率较差。另有研究证实,CASC15基因rs12212674 A等位基因与宫颈癌风险增加显著相关,而THRIL rs7133268 AG基因型显著降低宫颈癌前病变的遗传易感性[11-12]。目前掌握的lncRNA基因多态性与宫颈癌易感性的具体机制还不全面,需要更加深入的研究。

2 微小RNA基因多态性

微小RNA(miRNA)是一类长度为20～25个核苷酸的单链非编码小分子RNA,成熟的miRNA通过序列互补与靶基因的3'-UTR结合来调节靶基因的表达并参与各种细胞生物学过程,包括细胞增殖、凋亡和迁移[13]。研究报道,SNP一方面可通过破坏二级结构干扰miRNA的成熟过程或降解[14],另一方面可因碱基突变而失去与mRNA靶序列的结合能力或改变其与靶序列的结合效率[15],以多种方式影响miRNA对肿瘤相关通路的调控和肿瘤细胞的生物学功能[16]。目前研究较广泛的是miR-146a和miRNA-196a2多态性。

Hu Q等[17]发现miR-146a的表达在HeLa宫颈癌细胞和C33A细胞中上调,并且rs2910164 SNP增加了宫颈癌细胞中成熟miRNA的数量。陈春妃等[18]报道miR-146a基因rs2910164位点GC、CC基因型和miR-196a2基因rs11614913位点CC、TT基因型是海南高危型HPV感染女性宫颈癌的易感因素。与此相反的是,Xu J等[19]分析miRNA-146a rs2910164、miRNA-499 rs3746444和miRNA-196a2 rs11614913多态性,却发现miRNA-146a rs2910164和miRNA-196a2 rs11614913的突变基因型与宫颈癌风险降低相关,并认为可能是预防宫颈癌的两个基因调控点。Thakur N等[20]研究表明miRNA-196a2 rs11614913与印度人群发生宫颈癌的风险降低有关。Yan Z[21]等在中国汉族人群中的研究结果与Thakur N等一致。因此,miR-146a和miRNA-196a2多态性与宫颈癌风险的关联程度是不同的,可能是由于宿主遗传背景不同和研究群组间等位基因变体的差异造成的。越来越多的miRNA多态性显示与宫颈癌相关。姜霁珂等[22]研究显示,miR-143/145启动子区rs1723799多态性与云南地区汉族人群宫颈癌遗传易感性关系密切,携带TC/TT基因型的宫颈癌患者淋巴结转移风险降低,携带TC基因型的患者miR-143/145表达水平更高。Nazneen F等[23]研究发现miR-218-2 rs11134527 AG/AA基因型与孟加拉国女性的宫颈癌风险增加显著相关。Wang S等[24]在954例宫颈癌患者和1 339名健康对照中对6种miRNA SNP进行基因分型,发现与TT基因型相比,miR-149 rs2292832 TC/CC基因型的宫颈癌风险增加21%,携带C等位基因的表达质粒转录出成熟miR-149-5p/3p数量比携带T等位基因的表达质粒高,表明rs2292832多态性可能通过干扰miRNA的成熟过程来影响宫颈癌敏感性。另外,有研究报道miR-126 rs4636297与中国汉族人群发生宫颈癌有关,T等位基因具有更高的宫颈癌发生风险,并影响宫颈癌细胞的增殖、迁移和侵袭[25-26]。

3 免疫应答相关基因多态性

抵抗病原体入侵和清除机体内病原感染是免疫系统的重要职能之一,机体免疫应答的动态变化都会影响疾病的发生与发展。由于参与免疫应答的基因存在遗传变异,这些遗传变异可能会影响个体的免疫状态或能力,从而影响疾病发生的风险。目前研究较多的免疫应答相关基因多态性主要包括白细胞介素(IL)、肿瘤坏死因子(TNF)、干扰素(IFN)、趋化因子(CXCL)、Toll样受体(TLR)、Gasdermin蛋白等,这些基因多态性也被证明与宫颈癌密切相关。

Khorrami S等[27]研究显示,IL-10 rs1800896 AG/AA基因型与宫颈癌风险增加有关,优势比为1.929,此外,宫颈癌组织中IFN-γ、TGF-β和TNF-α的浓度显著升高,并且与AA基因型相关,表明A等位基因与宫颈癌风险增加以及组织炎性细胞因子水平升高存在关联。Du GH等[28]评估TNF和IL10基因型与宫颈癌易感性的关系,发现TNF-238和-308等位基因A与宫颈癌相关,经PHA刺激后,具有TNF-308 AA基因型外周血单核细胞中TGF-β和IL-4水平升高,而IL10-592 AA和CA基因型与细胞增殖率升高、IL-4和IL-10水平升高显著相关。这些结果表明TNF-308 AA和IL10-592 CA/AA基因型可能通过改变免疫系统而增加个体对宫颈癌的易感性。Hashemzehi A等[29]评估伊朗人群IL-6-174G>C和-572G>C多态性与宫颈癌的相关性,发现-174G>C的CC基因型和C等位基因与宫颈癌风险增加有关,而-572G>C多态性则不相关。不同的是,Wagh P等[30]研究发现IL-6-174 G/C的GG基因型与宫颈癌相关,携带GG或GC基因型个体的IL-6水平高于CC基因型个体,且治疗后IL-6水平降低,表明IL-6-174 G/C也可作为宫颈癌预后的标志物。Yang J等[31]发现TNF-α启动子多态性rs1800629和rs361525 等位基因的频率分布在宫颈癌组和健康对照组之间有显著差异,TNF-αrs1800629 A等位基因是宫颈癌的保护因子,rs361525 A等位基因是宫颈癌的危险因素。Okuyama NCM等[32]发现CXCL12 rs1801157 AA基因型与HPV感染、鳞状上皮内病变(SIL)和宫颈癌(CC)发展以及CXCR4 rs2228014等位基因T和HPV感染和CC独立关联,且CXCL12 和 CXCR4变体的相互作用使HPV易感性增加10.1倍,SIL增加2倍, CC增加4.2倍,这表明这两种变体的相互作用有助于HPV感染、SIL和CC发展的易感性增加。Moura EL等[33]Meta分析结果显示,+1196T(rs4986791 TLR4)、+7764T(rs1927911 TLR4)、-1486C(rs187084 TRL9)+2848A(rs352140 TRL9)等位基因携带者和-2604G/G(rs10759931 TLR4)、-1237C/C(rs5743836 TRL9)基因型与宫颈癌风险增加有关。-1237T>C(rs5743836)和-1486T>C(rs187084)多态性可以影响TLR9基因中的转录因子结合位点(RELA、NFKB1和THAP1),+2848G>A(rs352140)多态性可能改变了TLR4蛋白的结构和稳定性,表明TLR4和TLR9基因多态性可以影响细胞内信号传导,从而改变免疫反应的模式,增加患宫颈癌的风险。Li S等[34]探讨东北地区汉族人群GSDMB基因多态性与宫颈癌遗传易感性的关系,发现突变基因G可能在健康人进展为宫颈上皮内瘤变的过程中起到保护作用,提示GSDMB基因rs8067378单核苷酸多态性可降低东北汉族人群宫颈上皮内瘤变风险,保护宫颈癌前病变易感性,但与宫颈癌进展无显著相关性。

4 人类白细胞抗原基因多态性

人类白细胞抗原(HLA)是由人类主要组织相容性复合物(MHC)基因编码的表面分子,其主要作用是将抗原肽呈递给T淋巴细胞并调节免疫反应。研究发现,T细胞介导的针对癌细胞的免疫反应在个体中存在显著差异,主要原因是免疫相关基因如HLA基因的多态性。HLA基因复合体是目前已知人类最复杂的显性多态遗传系统,是人类群体特征的有效遗传标志。

Gonçalves LB等[35]研究HLA-B、HLA-C和HLA-DRB1多态性与宫颈癌前病变之间的关联,发现HLA-C的第95、116和163位的氨基酸残基异亮氨酸、酪氨酸和亮氨酸分别与CIN II/III易感性相关,而HLA-DRB1的第11和13位的丝氨酸则与疾病的保护有关。Hu Y等[36]探讨HPV16 E6变异与年轻子宫癌患者HLA-DRB1、DQB1等位基因的关系,发现HLA-DRB1、DQB1等位基因在年轻宫颈癌患者和老年宫颈癌患者中存在差异,年轻患者DQB1*0501等位基因频率明显低于老年患者,患病率明显高于老年患者,表明HPV16 E6变异与HLA基因多态性之间的特异性联系在年轻早发性宫颈癌的进展过程中发挥作用。Xu HH等[37]对中国汉族妇女的HLA-G 14bpIn/Del(rs66554220)和+3142C/G(rs1063320)进行分析,发现HLA-G 14bpIn和+3142G等位基因是HPV18感染的危险因素,并影响HPV18相关宫颈病变的进展,表明HLA-G驱动免疫机制在宫颈癌发生中起重要作用。Shim H等[38]对韩国人群的一项研究显示,宫颈癌患者HLA-DRB1和HLA-DQB1等位基因频率明显降低,表明HLA-DRB1*13∶02和HLA-DRB1*04∶06是宫颈癌的保护性因素。吴熊军等[39]发现HLA-DQB1*06011、HLA-DQB1*030101、HLA-DQB1*03032和HLA-DRB5*01∶01∶01是海南汉族宫颈癌患者的优势表达基因,与宫颈癌的发生相关,而HLA-DRB5*0206是海南女性宫颈癌的保护基因,降低女性患宫颈癌的风险。阿瓦古丽等[40]则表明HLA-DRB1*15和HLA-DQB1*06基因是新疆维吾尔族妇女HPV感染和宫颈癌的易感基因,而HLA-DRB1*12、HLA-DRB1*13和HLA-DQB1*03是新疆维吾尔族妇女HPV感染和宫颈癌的保护基因。上述结果不一致可能是不同国家和地区妇女遗传特征不同所造成。

5 DNA修复酶相关基因多态性

DNA修复网络在维持遗传稳定性和防止DNA损伤方面非常重要。DNA修复基因的遗传变异会影响其效率并增加患癌的风险[41]。DNA修复基因的遗传多态性可导致DNA修复效率的个体差异,并影响癌症风险。目前研究较多的是X射线修复交叉互补基因(XRCC)和DNA修复切除修复交叉互补基因(ERCC)。

Abbas M等[42]研究显示,与GG基因型比较,具有XRCC1+399 GA和AA基因型的女性患宫颈癌的风险高2.4～3.8 倍,XRCC2+ 31479和XRCC3+18067多态性未发现关联。Liu GC等[43]探讨中国西南部女性人群XRCC1、肿瘤蛋白p53(TP53)和成纤维细胞生长因子受体3(FGFR3)多态性在宫颈癌中的作用,发现XRCC1rs25487突变在宫颈癌人群中显著增加,XRCC1rs25487-TP53 rs1042522相互作用模式与宫颈癌风险显著相关,这是首次发现XRCC1和TP53基因之间的相互作用。Soares S等[44]首次评估ERCC1 rs3212986和XRCC3 rs861539多态性与化学放射疗法(CRT)诱发宫颈癌患者临床毒性之间的关系,发现ERCC1 rs3212986与晚期胃肠道毒性的发作存在关联,AA基因型的患者出现晚期胃肠道毒性的风险增加4.0倍,并未发现XRCC3 rs861539多态性和任何临床毒性事件的关联,这些结果有助于了解子宫颈癌患者对CRT的临床反应与DNA修复相关基因多态性之间的关系。许文婧等[45]最近研究了DNA修复基因APE1(Asp148Glu和-141T/G)多态性与宫颈癌风险和预后的相关性,发现APE1 Glu/Glu基因型与中国西南地区女性患宫颈癌的风险降低有关,携带Glu基因型患者具有更多的生存获益,提示APE1 Asp 148Glu/Glu基因型有较低的宫颈癌风险及较好的预后。

6 其他基因多态性

随着检测技术的发展,越来越多基因多态性也被发现与宫颈癌相关联。如Golubickaite I等[46]发现线粒体相关基因TFAM rs3900887 TT和AT基因型与较大肿瘤的风险降低有关,表明TFAM rs3900887可能作为宫颈癌肿瘤大小的潜在生物标志物。Deepti P等[47]研究显示,分泌磷蛋白(SPP1)表达与患者的宫颈癌低生存率相关,且SPP1基因-443 T>C启动子多态性增加宫颈癌风险,并与导致SPP1过表达的STAT6转录因子结合位点的丢失有关。DNA感应受体环状GMP-AMP合成酶(cGAS)能够识别细胞质内的异常DNA,激活其下游干扰素基因刺激物(STING),从而影响机体的免疫反应。Lubbers JM等[48]发现STING1的纯合体HAQ/HAQ和R232H/R232H与宫颈癌患者更年轻的诊断年龄和更高的复发率相关,表明该基因型的患者cGAS-STING通路可能功能失调而无法促进有效的抗癌免疫。Haque PS等[49]发现转化生长因子β下游关键转录因子SMAD2 rs4940086杂合基因型(T/C)使宫颈癌发生风险提高3.89倍,T/C和C/C基因型组合也显著提高宫颈癌的易感性。遗传易感性可以从宿主基因水平了解个体差异,并针对不同人群选择不同方案,这对宫颈癌的防治具有重要意义。

7 小结

目前基因多态性与宫颈癌的相关研究主要通过对大样本病例对照进行关联性分析,寻找出宫颈癌的基因易感位点并进行验证,然而,深入涉及基因多态性在宫颈癌中作用机制的报道甚少。在往后的研究中,一方面通过分析出现不同治疗反应及预后状况的宫颈癌患者的基因遗传位点,为个体化治疗和预后评估提供分子依据;另一方面,通过探讨基因多态性在宫颈癌中的发生发展机理为宫颈癌提供治疗靶点,这将会产生更深远的意义。