作者:孟祥睿,李兰芳等,天津医科大学肿瘤医院淋巴瘤内科,天津市恶性肿瘤临床医学研究中心
头颈鳞状细胞癌(HNSCC)是广泛起源于喉部、咽部和口腔的上皮恶性肿瘤[1] 。酒精和烟草的使用以及Epstein-Barr病毒(EBV)感染是导致HNSCC的高危因素;但近年来研究发现,在发达国家,人类乳头瘤病毒(Human Papillomavirus,HPV)感染,特别是HPV-16型HPV感染,已成为重要的HNSCC致病影响因素[1] 。由于吸烟率的下降和HPV病毒感染人数的增多,HPV感染已经在全球范围内显著改变了HNSCC,尤其是
HPV主要通过包括性接触在内直接接触传播。病毒会感染口咽黏膜表面的基底上皮细胞,通过上皮层中的微小擦伤或微小伤口进入[3] 。以往的研究发现,一方面HPV病毒感染破坏了正常的细胞周期控制和DNA修复机制,导致基因组不稳定并增加了细胞基因突变的可能[4] 。另一方面HPV病毒将其基因组整合到宿主细胞DNA中,该整合过程促使原癌基因E6和E7异常高表达,E6蛋白通过泛素-蛋白酶体途径促进肿瘤抑制蛋白p53的降解,导致细胞分裂失控和凋亡减少。同时,E7蛋白与
1 基于DNA水平的HNSCC生物标志物
循环肿瘤(circulating tumor,ct)DNA是肿瘤细胞在坏死、凋亡,或主动分泌过程中在血液中释放的DNA片段[9] 。近年来,ctDNA检测技术已被广泛应用于癌症治疗的多个领域,包括肿瘤的筛查过程。目前,仅有四种癌症形式建议进行人群水平筛查测试,这意味着许多癌症类型在症状开始显现之前都未能得到诊断。在精准医疗的背景下,病毒ctDNA生物标志物显示出巨大的前景,尤其对HPV相关口咽鳞状细胞癌(Oropharyngeal Squa-mous Cell Carcinoma,OPSCC)具有更为特殊的意义[10] 。从连续采集的HPV病毒阳性的OPSCC患者血液样本中,ctHPV DNA的含量显著增加,因此ctHPV DNA在早期诊断、治疗后监测和复发监测中的价值得到广泛的重视[11] 。
在BERGER等[12] 的研究中,超过1000名已完成HPV相关OPSCC治疗的患者接受了1300多次ctHPV DNA血浆检测,结果发现共有85例患者(7.4%)检测结果呈阳性,其中26例被证实肿瘤处于进展期,而在剩余的59例患者中,有55例出现肿瘤复发。然而,最近一项针对低危HPV阳性OP-SCC患者的II期放化疗研究数据显示,血浆HPVDNA检测的真阳性率较低;真阳性率受到T和N分期以及患者治疗方案的影响,且仅有37%的检测呈阳性的患者在两年内出现了疾病进展的证据[13] 。
KAIS等[14] 的研究发现,ctHPV DNA在预测HPV性、100%的阳性预测值和75%的阴性预测值。在可识别原发灶的肿瘤患者中,所有患者最终病理均呈HPV阳性,且ctHPV DNA均呈阳性。在原发灶不明的患者中,ctHPV DNA的敏感性为90.9%,特异性为100%,阳性预测值为100%,阴性预测值为75%。HANNA等[15] 研究发现,在116例HNSCC患者中,有86%的患者检测成功;其中有75%的患者在治疗前可检测到ctDNA。尽管ctHPV DNA的检测已在HPV阳性HNSCC诊断方面崭露头角,但是其检测实际应用于临床还面临诸多问题,例如连续检测带来的高昂成本,肿瘤患者的检测间隔等。因此该技术成功在临床实践中进行推广前,还需要进行进一步的临床试验,以及更为优化的检测技术及检测流程。
研究表明,除了血液中发现的生物标志物外,唾液也可用于识别HNSCC患者中的特定HPV标志物[16] 。与血液相比,唾液更易收集,但其生物标志物浓度较低,使其在某些情况下的应用受到限制。尽管有研究发现健康人群口腔同样可检测出HPV感染,但在HPV阳性HNSCC患者唾液和漱口液中HPV的DNA阳性率显著升高[17] 。在治疗后,HNSCC患者的口腔HPV感染率和病毒载量显著下降,而持续存在的口腔HPV感染与肿瘤的复发明显相关[18] 。CALIFANO等[19] 收集了233例口咽癌患者1040份的唾液及血液样本,并进行了随访,中位随访时间为760天,结果发现血浆和唾液冲洗HPV DNA联合检测用于检测复发的敏感性和特异性分别为65%和87%,从实验室检测阳性到确诊复发的中位时间为19天。上述研究表明检测唾液中HPV标志物具有一定的临床意义,但由于条件技术等多方面限制,其应用到临床还需进一步的探究。
2 基于RNA水平的HNSCC生物标志物
目前诸多研究已证实内源性非编码RNA广泛参与肿瘤进展。WANG等[20] 研究利用转录组测序分析确定了3 903个在HPV阳性HNSCC中存在异常高表达的3 903个非编码RNA(ncRNA)。miR-NA作为ncRNA的一种,通过与其靶标mRNA的5′-和3′-非翻译区结合,调节细胞蛋白质生成,与细胞恶性转化各阶段中的转录和翻译水平密切相关[21] 。近年来研究者发现,HPV感染与某些miR-NA的表达水平有关。因为HPV会将自身基因整合到宿主基因组中,HPV产生的病毒来源癌蛋白被证实具有改变宿主基因表达和miRNA数量的能力[22] 。许多研究已探讨了HPV阳性HNSCC细胞中某些miRNA的表达模式[23] 。NUNVAR等[24]的研究利用二代测序技术,发现在HPV阴性和HPV阳性HNSCC中分别有70种和116种不同的miRNA表达存在差异。WEISS等[25] 发现HPV阳性OPSCC中miR205-5p、miR-182-5p和miR-133a-3p过表达,且与患者预后相关。NIU等[26] 研究发现,部分HPV阳性HNSCC患者的TGFβ1和TGFβR1基因,可检测到多个位于miRNA结合位点的功能性遗传变异;部分遗传变异显著影响了miRNA与靶基因的结合能力,从而可能改变TGFβ信号通路的活性;特定遗传变异与HPV阳性OP-SCC患者的临床分期、淋巴结转移状态及生存时间等预后因素存在显著关联,因此TGFβ1和TGFβR1基因中miRNA结合位点的功能性遗传变异是HPV阳性OPSCC患者预后的重要预测因子。此外,EMMETT等[27] 发现miR-106a、miR-27a和miR-9与HPV阳性HNSCC对放疗的敏感性密切相关,而miR-139-3p则与HPV阳性HNSCC对化疗的敏感性相关。上述研究说明,miRNA的变化或许可以成为HNSCC诊断和预测预后的有力指标。
长链非编码RNA(Long noncoding RNAs,ln-cRNA)代表了一类长度超过200个核苷酸的RNA分子。它们不具备编码蛋白质的能力,通过与蛋白质、miRNA和环状RNA等在转录和翻译水平上的相互作用,广泛参与调控肿瘤细胞的多种生物学行为[28] 。细胞周期依赖性激酶抑制因子2A(Cyclin-dependent kinas inhibitor 2A,p16)是CDKN2A基因位点编码的肿瘤抑制因子,与HPV感染密切相关。YANG等[29] 的研究提取TCGA数据库信息,比较了26个p16阳性HNSCC样本、71个p16阴性HNSCC样本和44个邻近正常对照样本的RNA谱和临床信息;该研究共鉴定出102个lncRNA、196个miRNA和2 282个mRNA作为p16阳性特异性RNA。上述研究说明HPV感染广泛的影响了肿瘤细胞lncRNA的表达水平。目前针对HPV阳性HNSCC进行的lncRNA相关研究多聚焦在某种lncRNA的具体作用上。有研究者通过分析TC-GA数据库发现,在HPV阳性HNSCC组织中,应激诱导
除了上述类型的RNA之外,近年来的研究发现,与HPV阴性的HNSCC相比,环状RNA、PiR-NA、小核仁RNA[32] 等在HPV阳性的HNSCC中,其种类及表达水平存在显著差异。上述类型RNA的显著差异为寻找RNA水平的HPV相关HNSCC生物标志物提供了前提,但是这些类型的RNA的临床意义还需进一步的研究以及检测技术的进一步发展。
3 基于蛋白水平的HNSCC生物标志物
p16的过表达是致癌性HPV感染的一个众所周知的生物标志物。应用免疫组化法检测组织内p16含量是一种可行且经济高效的诊断技术,其敏感性和特异性范围在80%至90%之间[33] 。
PRIYATHA等[34] 的研究表明,在HNSCC病例中,HPV状态与p16表达之间存在显著相关性。在HPV阳性HNSCC样本中,96.7%表现出p16过表达,而HPV阴性组中仅有5%出现过表达。此外,p16阳性的肿瘤患者表现出更好的预后。GUPTA等[35] 的研究将p16、EGFR及p53蛋白的表达水平与患者的预后进行综合分析,发现3种蛋白的表达水平具有明显的相关性,同时检测3种蛋白的表达水平可为临床诊疗带来更多参考。BARBER等[36]收集237例OPSCC患者组织进行分析,表明p16是无复发生存率改善的独立预测因子,并与疾病初诊时的淋巴结病变相关。综上所述,p16蛋白的表达是目前最具前景的蛋白水平的HNSCC生物标志物。
4 总结
HPV阳性的HNSCC具有独特的分子机制以及临床特征,因此其诊疗过程也将面临个体化的差异。以靶向治疗为主的精准医疗为提高HPV阳性HNSCC疗效带来了希望,但在诊断和治疗这些方面仍然存在重大挑战;对HPV阳性HNSCC生物标志物的研究是向精准医疗迈进的又一重要策略。识别体液和组织中的DNA、RNA和蛋白质生物标志物,为最小或无创肿瘤诊断、监测复发和治疗反应提供了机会。已经发现了几种ctDNA和特异性生物标志物,如p16、E6/E7癌蛋白以及包括microR-NA和长链非编码RNA在内的不同非编码RNA,这些都有助于诊断、评估预后和治疗。未来,需要开展不同的大规模临床试验,以进一步验证这些生物标志物可靠性。一个包含基因组学、转录组学、蛋白质组学和表观基因组学的多组学数据集将在揭示HPV阳性HNSCC复杂分子机制方面发挥关键作用。此外,开发简便、快速、低成本的诊断方法(如唾液的HPV检测)也成为亟待研究的方向之一。总之,HPV阳性HNSCC相关生物标志物的开发和利用具有巨大潜力,未来还需进一步的研究与验证,以期在HPV阳性HNSCC诊疗过程中发挥重要作用。
参考文献略。
来源:中国实验诊断学2024年10月第28卷第10期
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