人乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）與宮頸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關，盡早接種HPV疫苗也已成為當今社會的女性共識。不過，感染HPV的人數(shù)眾多，最終真正發(fā)展成宮頸癌的卻數(shù)目寥寥。感染了高危類型，也只有一部分會發(fā)展為癌；而感染了低危類型，也不代表一定不會發(fā)展為癌，只是相對來說風險很低。如何更精準地預測宮頸癌的發(fā)生，是困擾科學家多年的難題。

早診早篩對宮頸癌的預后尤為重要，可是從發(fā)現(xiàn)感染到確診為宮頸癌，往往有長達十幾年的過程，要保證十幾年內定期反復檢查診斷，對普通人來說成本太高、太難了。

今年初，來自中國的科學家團隊首次提出了HPV在宿主細胞內分為兩種整合狀態(tài)，其中一種無害，另一種則與癌癥進程緊密相關。這給宮頸癌的精準早篩帶來了希望。

(資料圖)

撰文 | 維羅妮卡（清華大學醫(yī)學院）

1 宮頸癌：女性健康的頭號殺手

子宮頸癌（cervical cancer，簡稱宮頸癌）是最常見的婦科惡性腫瘤，在女性所有惡性腫瘤中發(fā)病率排在第四位，僅次于乳腺癌、結直腸癌和肺癌。全球每年新增宮頸癌病例約60.4萬，新增死亡病例約34.2萬。其中，近83%的新增病例和88%的死亡病例發(fā)生在中低收入國家（low- and middle-income countries）。我國每年新增宮頸癌病例數(shù)多達13.5萬，造成了沉重的疾病與經(jīng)濟負擔。

宮頸癌以鱗狀細胞癌為主（80%~85%），宮頸腺癌也較為常見（15%~20%）。高發(fā)年齡為50~55歲，但近年來宮頸癌發(fā)病有逐漸年輕化的趨勢。宮頸轉化區(qū)（transformation zone），即柱狀上皮與鱗狀上皮相交接的區(qū)域，是宮頸癌的好發(fā)部位。在轉化區(qū)形成過程中，宮頸上皮化生（柱狀上皮轉化為鱗狀上皮）過度活躍，再加上外來物質（如HPV、精液組蛋白等）的刺激，造成新生的鱗狀上皮細胞存在不同程度的不成熟或分化不良，細胞核的異常有絲分裂象增加，逐漸形成宮頸上皮內病變（cervical intraepithelial lesions, CIN）。

根據(jù)2003年世界衛(wèi)生組織（World Health Organization, WHO）的分類標準，宮頸癌的癌前病變可分為CIN1，CIN2和CIN3三類，分類依據(jù)是具有核異常有絲分裂象的細胞在宮頸鱗狀上皮中所占據(jù)的比例。CIN1又名極輕/輕度不典型增生（very mild/mild dysplasia），此類病變中具有核異常有絲分裂象的細胞不超過宮頸鱗狀上皮的下1/3。以此類推，CIN2（中度不典型增生）指異常細胞不超過下2/3。CIN3包括重度不典型增生和原位癌，其中重度不典型增生指異常細胞超過下2/3，但未達鱗狀上皮全層；而原位癌指異常細胞已占據(jù)上皮全層，但尚未突破鱗狀上皮下基底膜。

圖1. 宮頸癌上皮內病變發(fā)展階段。| 圖源：Ortoski, R. A. (2011). Anal cancer and screening guidelines for human papillomavirus in men. The Journal of the American Osteopathic Association, 111(3 Suppl 2), S35–S43.

當宮頸上皮內病變進一步發(fā)展，突破上皮下基底膜，浸潤間質，便形成了宮頸浸潤癌。從宮頸上皮內病變發(fā)展成浸潤癌是一個漫長的過程，通常需要10~15年的時間，但也有約25%的患者在5年內便發(fā)展至浸潤癌階段。

宮頸癌一般有哪些臨床表現(xiàn)呢？早期宮頸癌通常沒有明顯的癥狀或體征，因此容易造成漏診或誤診。隨著病變進一步發(fā)展，最常出現(xiàn)的癥狀是陰道流血。早期多為接觸性出血，即在同房后或婦科檢查后流血；晚期多表現(xiàn)為不規(guī)則陰道流血，可無外因刺激。在未絕經(jīng)患者中，也可以表現(xiàn)為經(jīng)期延長和經(jīng)量增多。另一個典型癥狀是陰道排液增多，排出的液體通常稀薄如水樣或呈米泔狀，外觀為白色或帶有血色，有一股腥臭味，與正常的白帶有明顯不同。

當腫瘤越長越大，壓迫到周圍的組織器官或走行的神經(jīng)時，還可以出現(xiàn)尿頻尿急（壓迫膀胱）、便秘（壓迫直腸）、下肢腫脹（壓迫下肢血管）和疼痛（壓迫神經(jīng)）等非特異性癥狀。早期宮頸癌以手術切除為主，中晚期宮頸癌需采取手術聯(lián)合放療、化療的綜合治療手段，且腫瘤復發(fā)率高，患者預后較差。因此，早診早篩是改善宮頸癌預后的重要途徑。

2 高危型HPV感染是宮頸癌發(fā)展的重要條件

人乳頭瘤病毒（HPV）是嗜上皮性病毒，目前已確定的分型超過120種，其中近80種與人類疾病相關，而能影響生殖道的HPV型別超過35種。

HPV病毒顆粒由一條閉合環(huán)狀雙鏈DNA和一個20面體型的衣殼構成。HPV具有嗜鱗狀上皮細胞特性，能夠通過皮膚黏膜微小的破損進入表皮基底細胞，進行復制、增殖，造成上皮細胞的異常分化和增生，引起良性增生物形成。其傳播途徑主要包括性傳播和接觸傳播，外傷或皮膚、黏膜破損是發(fā)生HPV感染的重要因素。

圖2. HPV病毒顆粒示意圖。| 圖源：https://www.mdanderson.org/cancerwise/what-causes-cervical-cancer--6-questions--answered.h00-159543690.html

根據(jù)病毒導致癌變的可能性高低，可將HPV分為高危型和低危型。低危型HPV以6、11型為主（還包括42、43、44、81型等），與疣的產生密切相關，已知由HPV感染引起的皮膚病包括扁平疣、尋常疣、跖疣和甲周疣等。HPV-6、-11等型別能感染泌尿生殖道上皮，引起尖銳濕疣等良性病變。即使感染者沒有表現(xiàn)出明顯癥狀（比如長疣），只要病毒還處于活躍狀態(tài)，也仍具有傳染性。這些疣雖然看著可怖，但卻是“無害的”，基本不會發(fā)生惡變，對患者整體健康的影響也極為有限。

高危型HPV以16、18型為主（還包括31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、68型等），它們較少導致疣的產生，但能夠引起癌癥。值得警惕的是，這一過程往往是“靜默無聲的”——在癌癥真正發(fā)生以前，患者通常沒有任何癥狀。高危型HPV感染主要引起的是宮頸癌，但也能導致肛門癌、陰莖癌、喉癌、陰道癌和外陰癌。因此，男性感染高危型HPV后也有發(fā)生癌癥的可能，但風險低于女性。

圖3. 美國每年由HPV導致的癌癥病例數(shù)。| 圖源：https://www.cdc.gov/hpv/parents/cancer.html

根據(jù)美國疾控中心（Centers for Disease Control，CDC）統(tǒng)計，90%以上的宮頸癌與HPV感染直接相關。在這部分宮頸癌中，近半數(shù)是由HPV-16型感染導致的，還有20%為HPV-18型感染。其余高危型HPV感染，在宮頸癌中所占比例較低。

HPV感染在人群中極為普遍，是美國最常見的性傳播疾病，全球每年感染HPV的人數(shù)接近1400萬。據(jù)美國CDC報道，幾乎所有未曾接種過HPV疫苗且性生活頻繁的人，在其一生中都曾感染過HPV。到目前為止，人類仍未找到能對抗HPV的特效藥物，但約90%的HPV感染都會在1~2年內被機體的免疫系統(tǒng)清除。

對抗HPV感染、預防宮頸癌發(fā)生的最有效途徑是接種HPV疫苗。WHO推薦的HPV疫苗接種年齡是9~14歲，在初次性生活前接種疫苗效果最佳。即使錯過了最佳接種時間，HPV疫苗仍能提供保護效果，所有年齡在9~45歲的女性均推薦接種HPV疫苗。宮頸癌是唯一病因明確、可防可控的癌癥，接種HPV疫苗后，免疫有效率可達90%以上。目前，我國多個省市已實現(xiàn)對14歲以下幼女提供免費HPV疫苗接種，這是我國衛(wèi)生健康領域非常了不起的成就，也為實現(xiàn)WHO設立的“在2030年以前，全球超過90%的15歲以下幼女完成HPV疫苗接種”的目標貢獻了一份力量。

最常見的二價HPV疫苗能夠預防2個最主要的高危型病毒：HPV-16及HPV-18，而四價HPV疫苗在此基礎上還額外覆蓋了HPV-6及HPV-11（最常見的低危型），九價HPV疫苗覆蓋的HPV型別更多。但比起追求疫苗的“價數(shù)”，盡早完成HPV疫苗接種更為重要。

3 HPV感染后，哪些人會最終發(fā)展成宮頸癌？

除接種HPV疫苗外，定期進行宮頸癌及癌前病變的篩查也是防治宮頸癌的重要手段。根據(jù)WHO的推薦，30~65歲的婦女不論是否接種HPV疫苗，均應定期進行HPV的篩查，高危婦女人群的起始年齡需相應提前。此處高危婦女人群是指艾滋病毒（HIV）感染、器官移植及長期應用糖皮質激素的婦女。HIV感染的婦女，發(fā)生宮頸癌的風險是普通婦女的6倍。

2013年，美國陰道鏡和子宮頸病理學會（American Society for Colposcopy and Cervical Pathology, ASCCP）發(fā)布了宮頸癌篩查指南，建議30~65歲的婦女應每隔5年進行一次HPV病毒檢測及宮頸細胞學篩查。兩者同時進行，方法是通過陰道內窺鏡打開陰道口，使用軟毛刷刷取宮頸脫落細胞，再將這些脫落細胞收集起來，一部分送去做PCR（查HPV病毒），一部分做細胞學檢查。取材過程在門診診室即可完成，無明顯痛苦或不適。

HPV病毒檢測包括HPV DNA及HPV mRNA檢測，是一種客觀、便捷、便宜的檢測方式，容易在中低收入國家推廣。檢測的最佳時間是月經(jīng)來潮后第10~18日，檢查前48小時內需避免同房。

常用的細胞學篩查手段分為兩種：巴氏涂片和TCT檢查。巴氏涂片（Pap smear）即宮頸脫落細胞涂片，是將從子宮頸部刮取的少量上皮細胞，涂抹到載玻片上，經(jīng)染色后在顯微鏡下觀察細胞形態(tài)是否正常。高危男性群體，例如HIV陽性的男同性戀人群，也建議定期進行肛門巴氏涂片篩查。巴氏涂片簡單而便宜，被廣泛應用于普查，但缺點是標本中上皮細胞常堆疊在一起，影響觀察，因而準確率不足。圖4. 顯微鏡下的宮頸鱗狀上皮細胞。| 圖源：https://www.the-scientist.com/news-opinion/why-some-hpv-infections-carry-more-cervical-cancer-risk-70931

TCT（Thinprep cytological test）檢查的全名為“薄層液基細胞學檢測”。細胞經(jīng)固定、離心、制片、染色等多個步驟，可以獲得更加清晰的圖像。TCT準確率較高，但依賴專業(yè)的設備儀器，成本較高，因此一般建議在巴氏涂片中發(fā)現(xiàn)異常細胞的患者，應在一個月以后再行TCT檢查。

HPV病毒檢測及宮頸細胞學篩查，是宮頸癌“三階梯診斷”的第一步。在發(fā)現(xiàn)異常細胞后，第二步是建議患者行陰道鏡檢查，而第三步是進行組織病理檢查，包括陰道鏡下取材活檢、子宮頸管搔刮術（endocervical curettage, ECC）、電刀環(huán)切（loop electrosurgical excision procedure, LEEP）和冷刀錐切（cold knife conization, CKC）。

宮頸癌的發(fā)展是一個漫長的過程，通常需要10~15年的時間。這意味著感染高危型HPV的人群，需要在長達十幾年的時間里，反復進行宮頸癌的“三階梯診斷”。這需要耗費大量的人力和金錢，而且其中大部分患者都不會最終發(fā)展成宮頸癌。

HPV感染后，究竟哪些人會最終發(fā)展成宮頸癌？我們有沒有辦法在病毒感染之初，就做出精準的判斷呢？今年一月，華中科技大學的馬丁團隊在《細胞基因組學》（Cell Genomics）期刊上發(fā)表了一項有關HPV DNA在宿主細胞中整合狀態(tài)的研究，為回答這個問題帶來了新的思路。

4 多組學分析揭開HPV DNA整合之謎

2014年，美國俄亥俄州立大學（The Ohio State University）學者阿卡吉（Keiko Akagi）發(fā)現(xiàn)HPV DNA能夠整合入人類基因組，并導致染色體不穩(wěn)定。研究者認為，這是宮頸癌發(fā)生發(fā)展過程中的關鍵病因學事件：80%以上的宮頸癌患者中存在HPV基因整合。既往研究認為，HPV DNA在宿主基因組中的整合位點是隨機分布的。然而，有研究者發(fā)現(xiàn)，在宿主基因組中的轉錄活性區(qū)域及癌癥相關基因附近，常常能檢測到HPV DNA的整合。關于整合在這些區(qū)域的HPV所發(fā)揮的作用，學界仍然存在爭議。

圖5. 美國學者阿卡吉的研究。| 圖源：Akagi, K. (2014). Genome-wide analysis of HPV integration in human cancers reveals recurrent, focal genomic instability. Genome research, 24(2), 185–199.

美國匹茲堡大學（University of Pittsburgh）醫(yī)學院的羅伯特·菲利斯（Robert Ferris）教授提出，HPV的整合位點不同，導致的基因損傷也不同，這或許能解釋為什么HPV病毒對不同個體造成的影響不一樣。每個人都暴露于HPV，但只有一小部分個體會罹患HPV相關的癌癥。

那么，具體到患者個體，要怎么預測她是否會發(fā)展成癌癥呢？

馬丁團隊首次提出，宮頸癌中HPV整合位點可分為轉錄型（productive）和沉默型（silent）兩種類型，并通過多組學分析和單細胞測序描述了兩種整合狀態(tài)的不同分子特征。團隊發(fā)現(xiàn)，沉默型整合往往是無害的，而轉錄型整合則與腫瘤侵襲、免疫逃逸和腫瘤進展密切相關，在宮頸癌的發(fā)病機制中起著重要作用。

美國密歇根大學（University of Michigan）的腫瘤學家黛安·哈珀（Diane Harper）認為，HPV基因能夠整合入人類基因組的無數(shù)個位點，帶來難以預測的結果，因此醫(yī)生們通常將每個HPV感染患者都當作潛在宮頸癌患者來對待。而馬丁團隊的研究，“對于確定哪些整合位點存在高風險，哪些位點可以被忽視（從而讓攜帶者感到安心），是非常重要的一步?！?/p>

圖6. 馬丁團隊的研究。| 圖源：Fan, J. (2023). Multi-omics characterization of silent and productive HPV integration in cervical cancer. Cell genomics, 3(1), 100211.

馬丁團隊首先確定了不同HPV基因整合位點的特征。研究者收集了來自98位女性宮頸癌患者的腫瘤組織及鄰近正常組織樣本，進行多組學分析（multi-omics analyses）。多組學分析是如今醫(yī)學研究領域中的熱點，廣泛應用于多種疾病的研究。本項研究中用到的多組學分析手段包括高通量HPV捕獲測序（high-throughput HPV capture screening）、全外顯子測序（whole-exome sequencing）、轉錄組學測序（transcriptome sequencing）、蛋白質組學（proteomics）和磷酸蛋白組學（phosphoproteomics）。

在這98位患者中，僅有6位患者未檢測出HPV DNA整合位點，2位患者為HPV陰性。通過多組學分析，研究者發(fā)現(xiàn)，部分HPV整合位點能增加HPV-宿主融合DNA的轉錄水平，這些位點集中分布于人類基因組上的一些特定位置，且與某些特殊的DNA序列相關。此類位點被賦名為“轉錄型（productive）整合位點”，它們的存在預示著不良的疾病進展及預后；其他不會增加融合DNA轉錄水平的位點被稱為“沉默型（silent）整合位點”，它們均勻分布在整個人類基因組上，對臨床結局造成的影響十分有限。兩類整合位點在多組學分子特征上也存在明顯差異。

研究團隊共發(fā)現(xiàn)了8個轉錄型宮頸癌組織，并對其進行了單細胞測序。測序結果說明，轉錄型整合位點能上調細胞分裂和DNA復制相關基因的表達水平，從而增加宮頸癌的侵襲性，并通過轉錄水平的調控來實現(xiàn)免疫逃逸。而沉默型整合位點能增強機體的免疫反應，因而攜帶此類整合位點的患者腫瘤發(fā)生概率較低。

哈珀教授稱，她要向研究團隊“脫帽致敬”，因為要在每個宮頸癌組織樣本中檢測HPV整合位點的核酸及氨基酸序列，并依照疾病嚴重性進行對比，是一項浩大的工程，她難以想象研究團隊為此付出了多少心血?！八麄冏隽舜罅糠治觯瑱z測出每個位點的序列并進行解碼，從而發(fā)現(xiàn)哪些基因序列與疾病進展相關，哪些序列與之無關。我認為這項研究結果具有很高的創(chuàng)新性，讓學界了解了人類基因組中哪些HPV整合位點是值得進一步研究的?！?/p>

研究團隊證實，位于轉錄型整合位點，尤其是病毒上游調控區(qū)域（upstream regulatory region, URR）的病毒序列，能夠上調E6和E7基因的表達水平。HPV E6和E7是宮頸癌研究領域的明星基因，它們編碼的原癌蛋白是導致子宮頸上皮癌變的重要因子。E6蛋白能促進p53蛋白快速降解，導致細胞周期失控，其效應等同于p53突變。E7蛋白能使E2F和pRb復合物解離，促進細胞由G1期進入S期，使細胞周期失控而發(fā)生永生化。研究團隊的這些發(fā)現(xiàn)進一步證實，轉錄型整合位點與宮頸癌進展密切相關。

此外，研究團隊還開發(fā)了預測模型，利用患者病變組織中的HPV基因組特征，來預測轉錄型HPV整合位點存在的可能性，從而判斷宮頸癌癌前病變進展的風險。他們通過ROC（受試者操作特征，receiver-operating characteristic）曲線計算得出，該模型的準確率高于85%。不過，也有專家指出，任何臨床工具都需要在大樣本群體中經(jīng)過驗證，才能在臨床推廣，而此項研究中涉及的患者數(shù)目有限。

當然，對于未來科學家們尋找HPV相關宮頸癌的生物標記物及危險因素而言，馬丁團隊的研究結果意義非凡。但它也有自己的局限，還有待后續(xù)的研究跟進。

例如，哈珀教授就提出，將感染HPV的女性按照患宮頸癌風險分層的意義有限，因為到目前為止，手術仍是去除CIN3病變或癌組織的唯一方法。即使根據(jù)患者是否具有轉錄型HPV位點進行了風險分層，篩出了最可能發(fā)展成宮頸癌的那部分患者，我們能做的也十分有限。在病變發(fā)展成CIN3或宮頸癌之前，現(xiàn)有的醫(yī)學手段無法遏制這一發(fā)展進程。醫(yī)生唯一能做的，也只是等待其發(fā)展成CIN3病變或宮頸癌，再通過手術去除?；蛟S有讀者會問，那能不能提前進行手術呢？但手術畢竟是有創(chuàng)傷、有風險的，在病變早期，患者無明顯癥狀，此時是沒有手術指征的，因為手術帶來的創(chuàng)傷和風險大于獲益。

如果在未來，研究者能找出早期逆轉宮頸癌進程的方法，風險分層的實用意義便會大大提升。此外，該研究的對象僅限于已確診宮頸癌的女性患者，未來研究者或許需要進一步納入宮頸癌癌前病變的患者，來驗證該結論是否仍成立。

盡管如此，該項研究找出的信號通路在未來可能有很大的應用潛力。其他研究者可以據(jù)此進行藥物研發(fā)，以阻止轉錄型HPV整合的發(fā)生，或防止轉錄型整合位點引發(fā)癌癥。這為解開HPV相關癌癥的謎團提供了一塊新的地圖。

“大多數(shù)帶有CIN3癌前病變的患者，一輩子也不會發(fā)展成宮頸癌。我們尚未弄清楚是什么讓有些CIN3病變永遠維持在CIN3，而有些進展成了癌癥。這項研究至少給了我們一個可能的答案?！?/p>

參考文獻

[1] 沈鏗等.《婦產科學》，人民衛(wèi)生出版社，2015年8月第3版

[2] 張健中等.《皮膚性病學》，人民衛(wèi)生出版社，2015年6月第1版

[3] Fan, J. (2023). Multi-omics characterization of silent and productive HPV integration in cervical cancer. Cell genomics, 3(1), 100211.

[4] Akagi, K. (2014). Genome-wide analysis of HPV integration in human cancers reveals recurrent, focal genomic instability. Genome research, 24(2), 185–199.

[5] Burmeister, C. A. (2022). Cervical cancer therapies: Current challenges and future perspectives. Tumour virus research, 13, 200238.

[5] Robitzski D. (2023). Why Some HPV Infections Carry More Cervical Cancer Risk. https://www.the-scientist.com/news-opinion/why-some-hpv-infections-carry-more-cervical-cancer-risk-70931

[6] https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cervical-cancer

本文受科普中國·星空計劃項目扶持

出品：中國科協(xié)科普部

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