宫颈癌的发病机制、药物治疗及新治疗策略

陈一凡，戚 欣，李 静，刘 明

（中国海洋大学 医药学院，山东 青岛 266003）

宫颈癌是女性常见的恶性肿瘤之一，发病率仅次于乳腺癌。目前，全球每年宫颈癌新发病例超过46万，我国则每年新增13万余例，占全球病例的28 %以上。同时临床病例显示，近年宫颈癌发病呈现地区增长及发病年龄提前等特点。由于宫颈癌对女性的健康造成重大威胁，针对宫颈癌治疗的研究始终是人们密切关注的焦点。本文将对宫颈癌的发病机制、药物治疗方案及其缺陷，及药物治疗的新策略等方面做出综述。

1 人乳头瘤病毒与宫颈癌

德国科学家Harald zur Hause发现宫颈癌主要由持续感染高危型人乳头瘤病毒（HPV）引起，这项重大发现使宫颈癌成为目前唯一病因明确的恶性肿瘤，并因此获得2008年诺贝尔生理学及医学奖。HPV是一种小型无包膜的DNA病毒，目前已鉴别出超过150种HPV病毒，其中高危型HPV 16和HPV 18能导致约70 %宫颈癌发生[1]。

1.1 HPV基因组结构及其编码蛋白的功能

HPV基因组可分为3个功能区，包括早期转录区（E区）、晚期转录区（L区）和上游调控区（URR区）。E区长约4500 bp，编码早期蛋白E1、E2、E4、E5、E6和E7，参与调节病毒的生命周期并调控DNA复制、转录和病毒蛋白的翻译[2]。E6和E7是主要的致癌蛋白，其中E6是一种没有酶活性的小分子蛋白，相对分子质量（Mr）为(16～18)×103；E7是一种细胞周期调节因子，含有98个氨基酸，Mr约为12×103。L区长约3000 bp，编码晚期蛋白L1和L2，是病毒的衣壳蛋白，参与细胞表面吸附、病毒颗粒包装及病毒进入细胞质等过程。URR区含有顺式调节单位以及病毒复制的起点，负责调控病毒遗传物质的复制和转录。

持续感染HPV会引起病毒DNA整合入宿主细胞的基因组中，其中编码E6、E7的基因及其上游URR区被保留，其他大多数早期基因和晚期基因则被破坏，而起重要表达调控作用的E2基因失活导致E6/E7的表达失去调控，在宿主细胞中过量表达，参与宫颈癌的发生。

1.2 HPV的致癌机制

1.2.1 E6/E7的转化机制 高危型E6/E7蛋白在细胞内的表达是感染HPV引发细胞癌变的关键。其中E6蛋白最重要的作用是导致p53蛋白的泛素化降解[3]。p53蛋白是一种重要的肿瘤抑制因子，能促进细胞凋亡，还有阻滞细胞周期、抑制肿瘤血管生成等作用。E6蛋白上有多个p53蛋白结合位点，能与泛素连接酶E6-AP形成E6-E6-AP复合物后募集并泛素化p53蛋白，促进p53经由蛋白酶体降解，从而使p53蛋白失去正常功能，进而抑制凋亡，导致肿瘤发生[4]。此外，E6也能降解与p53相似结构的p53家族另两个成员p63β和p73。

高危型E7蛋白则通过与视网膜母细胞瘤蛋白retinoblastoma（Rb）结合，发挥周期调控作用[5]。Rb蛋白是一种口袋蛋白，能与转录因子E2F形成复合物，阻断E2F依赖的S期相关基因表达，发挥肿瘤抑制作用。E7通过泛素连接酶Cullin2招募并经蛋白酶体降解Rb，因此E2F可持续发挥转录激活作用，细胞进入S期[6]。另一方面，E7能与Cyclin/CDK复合物结合，促进Rb磷酸化，释放E2F并发挥转录活性，促进细胞过度增殖。

1.2.2 增殖信号通路的持续激活 致癌蛋白E6/E7还能激活其下游一些与增殖相关的信号通路。PI3K/AKT信号通路是肿瘤细胞存活所需要的主要信号通路，PI3K位于AKT上游，能调节AKT的活化。而AKT具有广泛的下游靶标，能调控细胞增殖，细胞生长，血管生成和细胞存活[7]。因此这条信号通路与肿瘤的发生、发展、转移及耐药均密切相关。多个研究表明E6蛋白能通过多种机制激活这条信号通路，包括持续激活PI3K/AKT/mTOR上游的受体酪氨酸激酶，如表皮生长因子受体（EGFR）[8]，还能抑制PI3K的抑制因子PTEN继而引起AKT活化[9]。另外，研究证明在表达E7的细胞中AKT的活性显著上调，且这种上调作用与E7对Rb蛋白的抑制相关[4]，表明致癌蛋白E7同样也能激活PI3K/AKT信号通路。

1.2.3 端粒酶的激活 端粒酶活性升高也是HPV致癌的机制之一。端粒位于染色体末端，能稳定染色体功能，调节细胞生长。端粒的长度随着细胞增殖不断缩短，当端粒缩短至一定程度，细胞将停止分裂。而端粒酶是一种反转录DNA合成酶，由端粒RNA（hTR）、端粒酶逆转录酶（hTERT）和端粒酶相关蛋白（TP1）等亚单位组成。hTERT能激活端粒酶，使其以端粒RNA为模板，合成端粒结构，从而稳定端粒长度，赋予细胞不断复制的潜能，从而实现永生化。文献报道，一方面，E6能与c-Myc和NF-X1蛋白形成复合物结合于hTERT启动子区域，调节hTERT转录[10]。另一方面，E6-E6-AP复合物能通过泛素蛋白酶体途径降解hTERT的抑制因子NFX1-91[11]。因此，E6蛋白能在转录水平上调hTERT的表达从而增加端粒酶的活性，实现肿瘤细胞的永生化[10]。

1.2.4 postsynaptic density protein/drosophila disk large tumor suppressor/zonula occludens-1 (PDZ)结构蛋白的失活 含有PDZ结构域的蛋白能特异性识别并作用于其靶蛋白C端的4个氨基酸残基[12]，调节细胞黏附，紧密连接，细胞极性和信号通路等生物过程。部分含有PDZ结构域的蛋白是肿瘤抑制因子，如缺失将有利于肿瘤发生[13]。致癌蛋白E6的极性羧基末端有一段能结合PDZ蛋白的保守区域，能与宿主细胞中的多个PDZ蛋白发生作用[14]。其中hDlg蛋白是最早被发现能与E6结合的宿主PDZ蛋白，参与E-钙粘蛋白对上皮细胞的连接。E6与hDlg蛋白的第二个PDZ结构域相互作用，再经泛素蛋白酶体系统降解hDlg，从而引起细胞骨架紊乱，诱发细胞浸润转移。此外，MAGI、MUPP1以及TIP2/GIPC等蛋白均能被E6识别[15]，进而通过泛素蛋白酶体途径降解，失去活性。

2 宫颈癌的药物治疗

目前，临床治疗宫颈癌的方案主要包括手术治疗、放射治疗（放疗）和化学药物治疗（化疗）。传统观点认为，宫颈癌对化疗药物不敏感。因此，治疗通常会选择手术和放疗。然而，随着研究逐步深入，大量的实验成果及临床的实践均证实，手术和放疗并不能做到完全控制和消除宫颈癌的发生和转移。随着化疗药物更新换代、给药的方法及途径逐渐改良，药物治疗逐步成为宫颈癌治疗的一种重要手段。

2.1 传统的化疗药物

传统化疗药物主要包括以顺铂为代表的铂类药物、紫杉醇类药物、喜树碱类药物以及长春花碱类药物。美国国立综合癌症网络（NCCN）在2018年公布的《宫颈癌临床实践指南》中推荐目前同步放化疗药物首选顺铂单药或顺铂联合氟尿嘧啶治疗宫颈癌。顺铂是第一代铂类抗肿瘤药物，能和细胞核内的DNA碱基结合，造成DNA损伤，破坏DNA复制和转录，从而抑制细胞的增殖或促进细胞凋亡。但使用顺铂会出现较大的不良反应，包括肾毒性、骨髓抑制及胃肠道反应等。此外，由E6/E7引起的下游增殖相关信号分子的活化会介导肿瘤细胞对顺铂产生耐药[16]。

2.2 靶向治疗药物

EGFR是表皮生长因子受体（HER）家族成员之一，广泛分布于哺乳动物上皮细胞、胶质细胞、成纤维细胞等细胞表面，对维持细胞生长、增殖、存活等发挥重要的作用。因此，使用EGFR特异性的单克隆抗体——西妥昔单抗能阻碍EGFR与其配体结合，阻断细胞内信号转导途径，从而抑制肿瘤细胞的增殖，诱导肿瘤细胞的凋亡，减少基质金属蛋白酶和血管内皮生长因子的产生[17]。另外，临床上还使用一些EGFR的小分子抑制剂，例如吉非替尼、厄洛替尼等。然而研究表明，西妥昔单抗的单药使用并不能抑制人宫颈癌细胞HeLa增殖，需要与铂类抗肿瘤药物联合使用，能增强铂类药物的增殖抑制作用[18]。

另外，血管生成抑制剂也广泛应用于宫颈癌的治疗中。血管内皮生长因子（VEGF）是血管内皮细胞特异性的肝素结合生长因子，能与VEGFR结合，激活多条信号通路，调控细胞存活、增殖及转移，并加速血管生成，为肿瘤的生长和转移提供充足的营养[19]。因此靶向VEGF能通过抑制血管生成达到抗肿瘤的作用。贝伐单抗是被美国FDA批准上市的第一个抑制血管生成的抗肿瘤药物[20]。临床研究表明，由罗氏公司生产的贝伐单抗——Avastin在使用时有一定副作用，包括胃肠穿孔/伤口开裂综合症、高血压危象、肾病综合征及充血性心力衰竭等。另外，作为一种治疗用蛋白质，贝伐单抗必然存在着潜在的免疫原性。尽管目前临床研究中抗体发生率尚未由充分的结论，但这仍需要足够多的临床样本进行验证。

3 宫颈癌治疗的新手段及新策略

目前，宫颈癌治疗所使用的传统药物特异性差，且有严重的耐药；靶向药物可能引起十分严重的副作用。因此，找到合理有效的宫颈癌药物治疗新策略是所有科研工作者亟待解决的迫切问题。

3.1 抑制致癌蛋白E6/E7

致癌蛋白E6/E7在细胞癌变和恶性生长中起到了至关重要的作用，并能在宫颈癌细胞中特异性表达，使得E6/E7能成为治疗宫颈癌的潜在靶标，因此通过抑制E6/E7的表达成为治疗宫颈癌的新策略。

有研究表明，通过不同方法降低E6/E7的水平有治疗宫颈癌的潜力。从传统中药丹参的根部提取的一种双萜萘醌类的化合物tanshinone IIA，能在mRNA水平抑制E6/E7表达，引起细胞周期阻滞，诱导p53/Rb积累并激活p53介导的凋亡从而抑制宫颈癌细胞增殖[21]。通过小干扰RNA沉默E6/E7的表达能诱导宫颈癌细胞发生凋亡，抑制其增殖，此外还能增强宫颈癌细胞对放疗的敏感性[22]。此外，多元不饱和脂肪酸docosahexaenoic acid（DHA），及海洋来源的抗霉素类似物NADA能通过激活活性氧（ROS）依赖的泛素蛋白酶体系统在蛋白水平降解致癌蛋白E6/E7，并诱导细胞发生线粒体凋亡[23-24]。由此可见，通过降低E6/E7的丰度能从源头抑制宫颈癌的发生发展，具有较好抗宫颈癌的潜力。

3.2 抑制增殖相关信号通路

PI3K/AKT/mTOR信号通路在肿瘤的发生发展中发挥核心作用，在宫颈癌细胞中，由于PIK3CA的突变和扩增，该通路常高度活化[25]。然而研究报道，使用PI3K抑制剂后，由于E6/E7产生反馈性上调，HPV阳性宫颈癌细胞及患者移植瘤均对PI3K抑制剂具有抗性。受体酪氨酸激酶分析表明，PI3K抑制导致HER3表达升高，从而增加E6/E7的丰度以促进对PI3K抑制剂的抗性。而使用siRNA或单克隆抗体靶向HER3能下调E6/E7并显著增强PI3K抑制剂的疗效。据文献报道，联合使用HER3的单克隆抗体CDX-3379以及PI3K抑制剂BYL719在HPV阳性细胞及移植瘤中均产生了良好的增殖抑制效果[26]，具有很高的临床应用前景。因此共同靶向HER3和PI3K可能是HPV阳性宫颈癌治疗的新策略。

3.3 抑制蛋白酶体活性

E6/E7通过泛素蛋白酶体系统降解抑癌蛋白p53和Rb是HPV的主要致癌机制[27]。因此，恢复p53功能对于宫颈癌的有效治疗至关重要。据文献报道，6-Gingerol是来源于姜科植物生姜中的一种多酚烷酮类化合物，具有蛋白酶体的糜蛋白酶抑制活性，能诱导肿瘤细胞中p53积累并恢复其正常功能，引起DNA损伤以及周期阻滞，还能增强宫颈癌对一线化疗药物顺铂的敏感性[28]。因此，通过抑制蛋白酶体的活性，减少p53的降解，重新激活细胞中的多条凋亡通路将会成为治疗宫颈癌的有效策略。

3.4 治疗性疫苗

尽管目前预防性疫苗已经大规模投入使用，然而由于其成本较高且在发展中国家有限的可用性，预防性疫苗并不会在未来一段时间显著降低宫HPV感染引起的宫颈癌的发病率。因此开发能控制HPV感染引起恶性肿瘤的治疗性HPV疫苗是十分必要的。治疗性疫苗主要包括以活性载体、多肽/蛋白、核酸为基础的疫苗，以及完整细胞的疫苗。动物实验表明，治疗性疫苗显示出了良好的体内抗肿瘤效果，例如，在接种了E7疫苗的小鼠中，肿瘤的生长完全停止[29]。另外，热休克蛋白（HSP）能促进对抗原肽或与其结合的蛋白质的细胞免疫应答。因此有报道显示，与接种只含有E7的疫苗相比，E7与人热休克糖蛋白96（HSP gp96）融合蛋白能增强保护性抗肿瘤免疫，延缓肿瘤的发生与生长[30]。

4 展望

截至目前，由于特异性差以及耐药性的问题，临床治疗宫颈癌尚未有专一有效的药物。然而随着对HPV基因组研究的不断深入，各基因的功能已经逐渐明晰。已有研究表明，靶向宫颈癌特异性致病癌蛋白HPV E6/E7能从根本上解决耐药性的问题，且具有特异性，因此能表现出很好的宫颈癌治疗潜力，故以E6/E7为靶点的治疗方案的研究成为热点。目前，能靶向E6/E7的天然产物或治疗性疫苗已有大量临床前研究成果或已进入临床研究。尽管这些在临床前研究中具有很高治疗潜力的药物尚有一定缺陷，但我们有理由相信，随着日后多学科交叉应用，对这些药物的进一步改造能使它们日臻完善，成为宫颈癌治疗的主要手段。