宫颈癌细胞表观遗传改变

邢洁 朱笕青

【摘 要】表观遗传专指DnA序列不发生变化，而基因表达却发生可遗传的改变。由于表观遗传可激活人乳头瘤病毒（HPV）致癌基因，进一步导致宿主细胞癌基因激活及抑癌基因的失活。因此表观遗传改变在宫颈癌及癌前病变的发生、发展过程中起着重要的作用。

【关键词】表观遗传学；遗传；宫颈癌；人乳头瘤病毒

根据统计数据，全世界目前每年新发宫颈癌病例数已超过470000例，而导致宫颈癌发病的主要因素已明确为高危型HPV感染，另外与之相关环境因素还有：病毒感染、性生活过早、有多个性伴侣、多次流产、早育、吸烟、吸毒。这些环境变化均可能是表观遗传异常始动因素，在宫颈癌前病变及宫颈癌的发生发展过程中，都已明确发现许多表观遗传学行为异常。而这种异常从HPV感染后病毒固有癌基因激活，到宿主细胞癌基因激活，癌细胞产生、生长、分化以及癌细胞的凋亡抑制中这一完整的肿瘤行为中均起着重要的作用。因此宫颈癌中表观遗传现象的研究，对于宫颈癌病因学研究存在重要的意义。

表观遗传学是一门新兴学科，它致力于研究不依赖于DNA序列的、可传代的基因表达，着眼于探索表观遗传的信息传递方式及其机制。表观遗传（epigenetic）是指DNA序列并不发生变化，而基因表达却发生了可遗传的改变。其主要机制是由细胞内除遗传信息以外的其他可遗传物质所诱发且在细胞发育和增殖过程中能够稳定传递。由于表观遗传的非DNA依赖性，造成其无论在有丝分裂还是减数分裂中，都不会发生丢失[ 1 ]。表观遗传改变主要包括：DNA甲基化、组蛋白修饰（包含甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、遍蛋白化等化学反应）、小分子干扰RNA（siRNA），非编码RNA、微小RNA（miRNA），与Piwi蛋白相作用的RNA（piwiRNA）作用、DNA和组蛋白间的相互作用、染色体重组以及核组装。正是通过这些表观遗传改变，生物体才能对外界环境保持敏感性，适应外界应激，而同时，病态的表观遗传改变则可能引起细胞癌变，导致肿瘤的发生。

HPV感染是宫颈癌最重要始动因素。迄今，已知HPV型别超过100余种，根据恶性程度的不同，可分为低危型、中危型和高危型，其中HPV16、18、31、33、35、39、51、52、56等高危型是引起高级别宫颈癌前病变（CINⅡ、CINⅢ）和宫颈癌及的重要因素[2]。

HPV感染后，病毒可与宿主基因发生整合，调控自身生命周期以及宿主环境，导致宫颈癌的发生。HPV病毒中，E2为HPV病毒的抑癌基因，而E6、E7则是癌基因。单纯HPV感染的情况下，HPV DNA以单链环状的游离形式存在于正常宿主细胞中，其长控制区（LCR）E2结合位点的CpG岛处于去甲基化状态，E2结合于该岛，对E6/E7的表达起负反馈作用，抑制癌基因表达[3]。Bhattacharjee[ 4 ]通过对HPV16和HPV18体外研究发现，HPV DNA CpG岛甲基化状态参与病毒基因表达调控。LCR可通过CpG岛表观遗传甲基化状态改变开启癌基因启动子的转录活性。LCR區E2结合位点的CpG岛-4和+3位的胞嘧啶甲基化后，全甲基化状态的E2无法与其同源DNA的结合，使得E2介导的病毒基因转录开启，失去其对癌基因E6、E7的抑制作用，从而使E6、E7表达增加，当抑癌基因失效癌基因激活的情况下，宿主细胞染色体不稳定性出现明显的增加，进一步导致细胞突变和基因组区域性的重组，使HPV基因片段整合进入宿主细胞的染色体中[3]。整合后的HPV病毒进一步引起宿主细胞异常的表观遗传改变。Burgers[ 4 ]证实，与宿主细胞整合后，癌蛋白E7不仅可以诱导DNA甲基转移酶1（DNMT1）活化，还能够调控组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的表达，其通过这两种表观遗传变化开启细胞增殖通路，产生永生化的癌细胞。

表观遗传改变不仅仅发生在宫颈正常细胞的癌变过程中，在细胞生长、分化和凋亡过程中，表观遗传改变还起到诱导进一步癌基因和抑癌基因表达失调的作用

DNA甲基化是哺乳动物维持细胞正常表型的重要生理过程。正常情况下，CpG岛往往处于未甲基化状态，其余基因组则处于甲基化状态；若CpG岛出现异常甲基化，则该基因启动子区激活，细胞出现异常转化。

在宫颈癌细胞分裂、分化相关的过程中，已知的主要变化为DNA超甲基化。CYCLIN D1和MYC基因发挥着调节细胞周期进程的作用，它们的超甲基化可直接引起正常细胞周期失调[5]。在宫颈腺癌中，APC的超甲基化现象十分多见，该基因起到维持细胞粘附及细胞间信号传递的作用，其在宫颈腺癌中遗传表达可能与宫颈腺癌较强的转移性相关[6]。SFRP1和DKK3是Wnt途径的重要调节因子，它们的超甲基化表现则常出现在高侵袭性宫颈癌的细胞株中，Anita Szalmás[5]认为这两个抑癌基因的改变可作为侵袭性宫颈癌的标志。RAR-2[7]和POU2F3[5]均是起到抑制角化细胞恶变作用的抑癌基因，其CpG岛出现超甲基化与角化性宫颈癌密切相关。PTEN、CYCLIN A1、FHIT和P16INK4A是常见的抑癌基因，它们在调控细胞的增殖、分裂分化和凋亡中起着重要作用，若该基因发现超甲基化，往往预示着此类宫颈癌恶性程度高、预后不良且有较高的复发率[5-8]。另外已发现超甲基化后影响正常细胞周期和细胞正常凋亡的基因还有RASSF1A、P73、PEG3、DAPK1、FANCF等[5-9]。而MGMT的遗传表观遗传改变则是启动子去甲基化，该基因在正常细胞中，起着修复DNA点突变，维持正常细胞凋亡进程的作用[5]，MGMT基因异常与肿瘤烷化剂耐药有着一定的相关性。

随着表观遗传学研究的进展，宫颈癌的表观遗传变化将不断被发现，研究者们致力于将难以捉摸的环境变化转化为明确的分子学改变，从而寻找疾病的共性，区别不同肿瘤细胞的个性。进而以这些表观遗传变化为依据，以求在分子水平上对宫颈癌进行的分子学诊断、治疗方案指导、并进行预后评估。更是希望通过对癌症基因调控网络进行进一步的研究，探索正常细胞恶变的最终始动因素，从而找到其关键变化点，探索出切断这些关键变化点的方法，发掘出更多的癌症治疗方案。

参考文献

[1]朱景德.组学时代的表观遗传学研究的机遇和挑战[J].中国科学基金，2009，23（4）：196-202.

[2]Palefsky J.Biology of HPV in HIV infection[J].Adv Dent Res，2006，19（1）：99-105.

[3]Bhattacharjee B，Sengupta S.CpG methylation of HPV 16 LCR at e2 binding site proximal to P97 is associated with cervical cancer in presence of intact e2 [J].Virology， 2006，354（2）：280-285.

[4]Burgers WA， Blanchon L，Pradhan S， et al.Viral oncoproteins target the DnA methyltransferases [J].Oncogene，2007，26（11）：1650-1655.

[5]Anita Szalmás，et al. epigenetic alterations in cervical carcinogenesis[J]. Seminars in Cancer Biology，2009，19：144-152.

[6]Henken， F.e， et al， Sequential gene promoter methylation during HPV-induced cervical carcinogenesis.Br J Cancer，2007.97（10）：1457-64.

[7]Zhang Z，et al.Retinoic acid receptor beta2 is epigenetically silenced either by DnA methylation or repressive histone modifications at the promoter in cervical cancer cells[J]. Cancer Lett，2007，318-27.

[8]唐世倩，等.宮颈癌相关基因甲基化研究[J].临床医药实践，2009，18（3）：163-165.

[9]Hui-Juan Yang，et al，Differential DnA methylation profiles in gynecological cancers and correlation with clinico-pathological data. BMC CAnCeR，2006，6（19）：212.