宫颈癌相关生物标志物的研究进展

王丽娜综述 张宗峰审校



综 述

宫颈癌相关生物标志物的研究进展

王丽娜综述 张宗峰审校

宫颈癌；生物标志物；表观遗传学；组织缺氧

宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤之一，每年全世界有47万新发病例和23.3万死亡病例，其中，我国每年新发病例在11万以上，有 2～3万患者死于宫颈癌[1]。随着对宫颈癌的深入研究，对其标志物的研究也取得了快速进展，现就与宫颈癌相关的生物标志物综述如下。

1 与表观遗传学相关的生物标志物

最初研究表明微小RNA(miRNAs)无功能并被降解，但新近研究显示其可作为功能链发挥重要作用。miRNAs在细胞核内被RNaseIII Drosha联合其辅助因子加工成70～100个核苷酸长度的前体miRNAs，被输送到胞质中剪切为miRNAs[2]。对乳腺肿瘤的研究发现DNA甲基化可致miR-128表达沉默[3]。在宫颈癌中，有部分与DNA高度甲基化相关的miRNAs表达下调，其中miR-124就是成员之一[4]，使用脱甲基药物5-硫唑嘌呤-2’-脱氧胞苷 (5-aza-dc)可以使高度甲基化的DNA脱甲基进而引起miR-124的表达上调，由此，miR-124表达下调有助于宫颈癌的诊断。随后，Yao等[5]在HPV感染的宫颈癌细胞系中发现编码miR-432、miR-1286、miR-641、miR-1290、miR-1287和miR-95的基因发生过度甲基化，并且发现这些miRNAs的表达水平与5-aza-dc治疗后基因脱甲基化水平呈负相关。Wilting等[6]研究发现在宫颈癌前病变中，与DNA高度甲基化相关的miR-203和miR-375可能是宫颈癌前病变的标记物。综上所述，全面分析miRNAs表达谱可能有助于宫颈癌的诊断。

CHFR(checkpoint with forkhead and ring fnger)基因定位在染色体12q24.3，是有丝分裂早前期检查点基因，微管抑制剂诱发有丝分裂应激时，CHFR延迟染色体凝集，阻止细胞从分裂早前期进入中前期，增强细胞对应激的生存能力[7]。该基因启动子区域CpG岛超甲基化可导致该基因表达沉默。CHFR基因的甲基化水平在宫颈癌不同组织类型中有所不同，Banno等[8]发现宫颈鳞癌和正常宫颈细胞中CHFR甲基化现象不明显，而在宫颈腺癌CHFR超基因甲基化率为16.7%。在无CHFR基因超甲基化的宫颈鳞癌细胞系SKG-IIIA细胞中，紫杉醇单药治疗引起G2/M期的细胞比例为73.9%，表明有活跃的修复机制来应对紫杉醇造成的损害。相比之下，在CHFR基因超甲基化的宫颈腺癌细胞系HeLa细胞中，G2/M期的细胞比例却是8.3%，表明紫杉醇可以有效地诱导HeLa细胞凋亡。然而，紫杉醇联合5-aza-dc可使处于G2/M期的Hela细胞比例增为73.9%。这是因为CHFR基因脱甲基而活性增强，细胞周期延迟，使DNA损伤得以修复，降低肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性；反之，如果CHFR超甲基化而活性下降，细胞周期缩短，会增加肿瘤细胞对紫杉醇的敏感性，导致细胞凋亡。宫颈腺癌对紫杉醇的敏感性低于宫颈鳞癌，由此CHFR基因是否超甲基化可视为宫颈腺癌对紫杉醇是否敏感的生物标记物。

人类肿瘤细胞中过度表达的DNA甲基转移酶(DNMTs)参与CHFR基因启动子区域CpG岛的甲基化。Zhang等[9]在宫颈腺癌细胞系HeLa细胞中发现沉默DNMT1后，CHFR发生脱甲基，使细胞周期抑制机制重新启动，而在宫颈鳞癌细胞系SiHa细胞中，沉默DNMT1后CHFR甲基化程度无变化。Liu等[10]发现组蛋白脱乙酰酶(HDAC)抑制剂曲古菌素A(TSA)可通过抑制DNMT3B亚型来诱导宫颈腺癌细胞系HeLa和Caski细胞凋亡，凋亡比例分别是86%和76%，而对正常细胞没有显著影响，HDAC抑制剂有望成为治疗宫颈癌的新药物。因此，DNMT1和CHFR可能成为治疗宫颈腺癌的生物靶点和标记物。

Werner(WRN)基因定位于8p12，其编码的DNA解旋酶对维持染色体稳定性至关重要。当WRN基因出现异常时，会导致染色体不稳定而发生Werner综合征(即患者进入成年后迅速老化)[11]。Masuda等[12]在宫颈鳞癌细胞系SKG-II和腺癌细胞系TCO-1细胞中发现WRN基因存在超甲基化现象，并且WRN的mRNA和蛋白质表达水平降低，而在5-aza-dc脱甲基作用后，2种细胞WRN的表达水平又恢复正常。同一组研究人员[13]在21例宫颈癌组织中(腺癌11例、鳞癌10例)也发现45%的腺癌组织和20%的鳞癌组织中存在超甲基化的WRN基因。因此，超甲基化的WRN基因可能是诊断宫颈癌的一个生物标志物。

2 与组织缺氧相关的生物标志物

肿瘤组织缺氧是一种与遗传不稳定、抗细胞凋亡、侵袭性增长、转移扩散和肿瘤预后密切相关的微环境因素。通常采用埃普多夫针电极测量肿瘤组织的氧分压(PO2)来评估肿瘤缺氧程度。

缺氧诱导因子-1(HIF-1)是对缺氧敏感的转录激活因子，在哺乳动物缺氧反应中起重要的作用。HIF-1由HIF-1α和HIF-1β 2个亚基组成，其中HIF-1α亚基对缺氧敏感，在正常氧分压下，HIF-1α被脯氨酸羟化酶和泛素蛋白酶降解[13]；而在氧分压低时，HIF-1α不能被降解而是转移至细胞核，绑定到一个叫做HIF-1α应答元件的启动子区域，促进包括促红细胞生成素在内的低氧反应所需的分子转录。拓扑替康(TPT)是拓扑异构酶1(TOP1)的抑制剂，通过与TOP1结合抑制HIF-1α表达，来减轻由缺氧诱发的相关分子转录。TPT目前正处于治疗宫颈癌I、II期临床试验阶段。因此，HIF-1α是一个主要的候选预后生物标志物和治疗目标。

Bai等[14]在HeLa和SiHa细胞中发现了一种与调节细胞增殖相关的生存素(survivin)，它可以抑制细胞程序性凋亡，组织缺氧时，细胞中survivin过表达而促进肿瘤细胞异常增生。Resende Barbosa 等[15]研究显示下调survivin 表达能够抑制宫颈癌细胞的生长并提高宫颈癌患者对放化疗的敏感性。Chen 等[16]发现通过RNAi技术剔除小鼠肿瘤模型细胞内的survivin，可使小鼠体内肿瘤生长受到抑制。由于survivin在正常宫颈组织中不表达而在 CIN 及宫颈癌组织中特异性不同程度表达且参与肿瘤细胞增殖和耐药，所以其是一个与宫颈癌早期诊断和预后相关的标志物。

葡萄糖转运蛋白-1(Glut-1)是一种与葡萄糖运输相关的膜结合蛋白，在正常组织中普遍表达，而在许多肿瘤中出现过表达，可使肿瘤细胞在缺氧时通过糖酵解方式来满足自身的能量需求。有研究[17]表明Glut-1在缺氧条件下无论在宫颈癌活体组织还是细胞系均有过表达，可以作为肿瘤缺氧的重要标志物之一。江敬红等[18]在体外研究中发现，沉默HIF-1α mRNA可抑制Glut-1等相关的蛋白表达，从而抑制了肿瘤的糖酵解能力，切断了肿瘤能源供应，促使肿瘤细胞凋亡。因此，HIF-1α和Glut-1可能成为治疗宫颈癌的新靶点。

碳酸酐酶(CA)有14种人类亚型，其中碳酸酐酶-IX(CA-IX)亚型是一种跨膜糖蛋白，在缺氧时被诱导表达，研究表明宫颈癌组织中CA-IX表达率为21.1%。Loncaster等[19]对68例宫颈癌患者的前瞻性研究表明癌组织缺氧水平与CA-IX表达程度有明显相关性；对130例宫颈癌放疗患者的回顾性研究表明CA-IX是预测总生存期和无瘤生存期的独立标志物。由于CA-IX在宫颈癌组织缺氧部位的表达上调并与不良预后相关，故它可作为宫颈癌组织缺氧及预后不良的标志物。

3 与侵袭、转移相关的生物标志物

Wang等[20]发现在宫颈癌组织中miR-375的表达量比正常组织下降了4.45倍，而在miR-375转染SiHa和Caski细胞后，细胞的侵袭能力明显降低，这提示miR-375下调可能提高宫颈癌的侵袭能力。Hu等[21]在102个宫颈癌组织中采用单变量分析发现miR-200a和miR-9与生存期显著相关(P=0.03和0.02)，体外研究也表明在HeLa细胞中转染miR-200a可下调几个与转移相关的基因，如钙黏蛋白转录的阻遏蛋白E盒结合锌指蛋白(ZEB)。Korpal等[22]发现miR-200家族可能通过抑制ZEB而阻抑上皮向间充质转化，抑制癌细胞迁移。因此，miR-200a可能成为抑制宫颈癌转移的新靶点及与转移相关的标志物。

肿瘤细胞侵袭和转移需要血管生成，尹磊浩等[23]证明血管内皮生长因子-C(VEGF-C)在卵巢上皮性癌患者的血清中高表达，且有淋巴结、大网膜转移的患者血清的VEGF-C含量明显高于无淋巴结、大网膜转移的卵巢上皮癌患者。而在51.7%～90.0%的宫颈癌组织中有血管内皮生长因子(VEGF)表达，其中VEGF-C亚型是肿瘤淋巴管生成和淋巴转移的关键因子[24，25]。Hashimoto等[26]通过RT-PCR技术对53例手术切除的宫颈癌组织的VEGF-C mRNA进行分析发现，有淋巴结转移的癌组织VEGF-C表达率为81.2%，而无淋巴结转移的癌组织VEGF-C表达率仅为37.8%，两者差异显著(P=0.006)，因此VEGF-C被认为是独立预测有无淋巴结转移的标记物。

有研究表明在148例手术治疗的宫颈癌IB期患者中，术前血清鳞状上皮细胞癌抗原(SCC)水平>4 ng/ml的患者术后病理学证实盆腔淋巴结转移率为65%，是术前血清SCC水平≤4 ng/ml患者盆腔淋巴结转移率的8倍；当血清中SCC水平≥8.6 mg/ml时，淋巴结转移率达100%，并且能够预测到连计算机断层(CT)扫描都不能检测到的微小淋巴结转移。

细胞角蛋白19片段抗原21-1(CYFRA21-1)是非小细胞肺癌中灵敏性最强的肿瘤标志物，又称非小细胞肺癌相关抗原，被广泛用作肿瘤标志物来评估各种鳞状上皮癌。在宫颈鳞癌术前筛查中CYFRA21-1灵敏度低于SCC，但研究表明其可能更好的预测淋巴结转移和淋巴脉管入侵[27]。

4 与预后相关的生物标志物

SCC是宫颈癌中经典的肿瘤标志物，虽然对早期诊断意义不大，但对评估肿瘤扩散程度和预测预后有一定价值。尤其在鳞状细胞癌中，原位癌患者SCC阳性率为2.44%，FIGO分期I期患者的SCC阳性率是22.2%，II期是56.7%，III期是76.4%，IV期是76.4%。研究发现在I、II期患者血清中异常高的SCC可能预示肿瘤范围广，根治性子宫切除术切除不彻底的可能性大。高水平SCC的鳞癌患者在根治性子宫切除术72 h后SCC可快速下降到无法探测到的水平，如果手术不彻底，那么SCC水平还会升高。由此，SCC对术后评估有一定价值。

外周血中血红蛋白(Hb)水平可以反映癌组织的氧状态。国内外研究表明，贫血与宫颈癌预后密切相关，通过纠正贫血，能够在一定程度上改善宫颈癌患者的预后。一项回顾性研究表明，Hb≥100 g/L的患者比Hb<100 g/L的患者预后要好，放疗期间提高Hb水平纠正贫血状态对改善预后有益。Hernandez等[28]在没有淋巴结转移的癌症患者中发现外周血血小板(PLT)数量≥400×109/L的患者比PLT计数<400×109/L的患者预后较差。Hb水平和PLT计数可作为有关宫颈癌预后的标志物。

5 展 望

近年来应用生物标志物评估恶性肿瘤的生长状况、侵袭转移能力及预测预后是肿瘤学上的巨大进步，在临床治疗上也有很大的应用价值。然而，目前尚没有一种生物标志物可以用于临床实践来更好地明确预后或制定合适的治疗策略。相信随着新技术、新方法的产生和发展，我们将发现更多特异性高的生物标志物，从而对宫颈癌患者的治疗和预后提供更多的信息。

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