HPV感染后，究竟哪些人会最终发展成宫颈癌？什么才是关键因素？

人乳头瘤病毒（human papillomavirus，HPV）与宫颈癌的发生发展密切相关，尽早接种HPV疫苗也已成为当今社会的女性共识。不过，感染HPV的人数众多，最终真正发展成宫颈癌的却数目寥寥。感染了高危类型，也只有一部分会发展为癌；而感染了低危类型，也不代表一定不会发展为癌，只是相对来说风险很低。如何更精准地预测宫颈癌的发生，是困扰科学家多年的难题。早诊早筛对宫颈癌的预后尤为重要，可是从发现感染到确诊为宫颈癌，往往有长达十几年的过程，要保证十几年内定期反复检查诊断，对普通人来说成本太高、太难了。宫颈癌：女性健康的头号杀手子宫颈癌，作为一种在女性中尤为常见的恶性肿瘤，位列女性恶性肿瘤发病率的第四位，仅次于乳腺癌、结直肠癌和肺癌。全球每年约有60.4万新发宫颈癌病例，其中大约34.2万人因此病逝。值得注意的是，这些病例中有近83%的新增病例和88%的死亡病例发生在经济水平较低的国家。我国每年新增的宫颈癌患者高达13.5万，这不仅给患者带来了巨大的健康威胁，也造成了沉重的经济负担。在宫颈癌的类型中，鳞状细胞癌占据了80%至85%的比例，而宫颈腺癌的发生率也在15%至20%之间。此病的高发年龄段为50至55岁，但近年来，宫颈癌的发病年龄呈现出年轻化的趋势。宫颈癌的好发部位位于宫颈转化区，也就是柱状上皮与鳞状上皮相交接的区域。在这一区域的形态变化过程中，由于柱状上皮向鳞状上皮的转化过于活跃，加之HPV、精液组蛋白等外来物质的刺激，鳞状上皮细胞的新生过程中可能出现不成熟或分化不良，细胞核的异常有丝分裂现象增多，最终可能导致宫颈上皮内病变（Cervical Intraepithelial Lesions, CIN）的形成。根据世界卫生组织（World Health Organization, WHO）在2003年发布的分类标准，宫颈癌的癌前病变可分为CIN1、CIN2和CIN3三个级别，这一分类是基于宫颈鳞状上皮中具有核异常有丝分裂现象的细胞所占的比例。当宫颈上皮内病变进一步发展，突破上皮下基底膜，浸润间质，便形成了宫颈浸润癌。从宫颈上皮内病变发展成浸润癌是一个漫长的过程，通常需要10~15年的时间，但也有约25%的患者在5年内便发展至浸润癌阶段。高危型HPV感染是宫颈癌发展的重要条件人乳头瘤病毒（HPV）是嗜上皮性病毒，目前已确定的分型超过120种，其中近80种与人类疾病相关，而能影响生殖道的 HPV型别超过35种。人类乳头瘤病毒（HPV）的颗粒结构由一个闭环的双链DNA分子和一个二十面体的蛋白质外壳组成。这种病毒特别偏好鳞状上皮细胞，它能够利用皮肤或黏膜上的微小损伤作为入口，侵入表皮基底层细胞。一旦进入，HPV便开始复制和增殖，导致上皮细胞发生异常的分化和增生，从而引发良性肿瘤的形成。HPV的主要传播途径包括性接触和皮肤黏膜的直接接触。此外，任何导致皮肤或黏膜受损的因素都可能增加感染HPV的风险。根据病毒导致癌变的可能性高低，可将HPV分为高危型和低危型。低危型HPV以6、11型为主（还包括42、43、44、81型等），与疣的产生密切相关，目前已知，由人类乳头瘤病毒（HPV）感染引起的皮肤病变包括扁平疣、寻常疣、跖疣和甲周疣等。特定的HPV型别，如HPV-6和HPV-11，能够感染泌尿生殖道的上皮细胞，从而引发尖锐湿疣等良性病变。值得注意的是，即使感染者并未出现明显的症状，例如疣体的生长，只要病毒仍然活跃，他们仍然具有传染性。尽管这些疣体可能外观上令人不安，但它们基本上是“无害的”，很少会发生恶变，并且对患者整体健康的影响也相对较小。高危型HPV以16、18型为主（还包括31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、68型等），它们较少导致疣的产生，但能够引起癌症。值得警惕的是，这一过程往往是“静默无声的”——在癌症真正发生以前，患者通常没有任何症状。高危型HPV感染主要引起的是宫颈癌，但也能导致肛门癌、阴茎癌、喉癌、阴道癌和外阴癌。因此，男性感染高危型HPV后也有发生癌症的可能，但风险低于女性。根据美国疾控中心（Centers for Disease Control，CDC）统计，90%以上的宫颈癌与HPV感染直接相关。在这部分宫颈癌中，近半数是由HPV-16型感染导致的，还有20%为HPV-18型感染。其余高危型HPV感染，在宫颈癌中所占比例较低。 HPV感染在人群中极为普遍，全球每年感染HPV的人数接近1400万。据美国CDC报道，几乎所有未曾接种过HPV疫苗且性生活频繁的人，在其一生中都曾感染过HPV。到目前为止，人类仍未找到能对抗HPV的特效药物，但约90%的HPV感染都会在1~2年内被机体的免疫系统清除。对抗HPV感染、预防宫颈癌发生的最有效途径是接种HPV疫苗。世界卫生组织（WHO）建议的HPV疫苗接种年龄为9至14岁，在这个年龄段内，尤其是在初次性生活之前接种疫苗，能够获得最佳的效果。即使错过了这个最佳接种时期，HPV疫苗依然能够提供保护作用，因此建议所有9至45岁的女性都接种HPV疫苗。宫颈癌是唯一一种病因明确且可以通过预防措施控制的癌症，接种HPV疫苗后，免疫的有效率可以达到90%以上。在我国，多个省市已经开始为14岁以下的女孩提供免费的HPV疫苗接种，这是我国卫生健康领域的一项重大成就，也为实现WHO设立的“在2030年之前，全球有超过90%的15岁以下女性完成HPV疫苗接种”的目标做出了贡献。目前市场上最常见的二价HPV疫苗可以预防两种主要的高危型HPV病毒：HPV-16和HPV-18。四价HPV疫苗在预防这两种高危型病毒的基础上，还包括了HPV-6和HPV-11，这是两种最常见的低危型病毒。九价HPV疫苗则覆盖了更多的HPV型别。然而，相比于追求更高“价数”的疫苗，尽早完成HPV疫苗的接种更为关键。 HPV感染后哪些人会最终发展成宫颈癌？除接种HPV疫苗外，定期进行宫颈癌及癌前病变的筛查也是防治宫颈癌的重要手段。根据WHO的推荐，30~65岁的妇女不论是否接种HPV疫苗，均应定期进行HPV的筛查，高危妇女人群的起始年龄需相应提前。此处高危妇女人群是指艾滋病毒（HIV）感染、器官移植及长期应用糖皮质激素的妇女。HIV感染的妇女，发生宫颈癌的风险是普通妇女的6倍。在2013年，美国阴道镜和子宫颈病理学会（American Society for Colposcopy and Cervical Pathology, ASCCP）发布了宫颈癌筛查的新指南，建议30至65岁的女性应该每五年进行一次HPV病毒检测和宫颈细胞学筛查。这两种检查通常同时进行，操作过程涉及使用阴道内窥镜来打开阴道口，然后用软毛刷轻轻刷取宫颈上的脱落细胞。收集到的细胞样本一部分用于PCR检测，以查找HPV病毒，另一部分则进行细胞学检查。这个过程在门诊就可以完成，通常不会引起明显的痛苦或不适。 HPV病毒检测包括HPV DNA和HPV mRNA检测，这些方法客观、便捷且成本相对较低，因此在中低收入国家更容易推广。进行检测的最佳时间是在月经开始后的第10至18天，而且在进行检查前的48小时内应避免性交。常用的细胞学筛查手段分为两种：巴氏涂片和TCT检查。巴氏涂片（Pap smear）即宫颈脱落细胞涂片，是将从子宫颈部刮取的少量上皮细胞，涂抹到载玻片上，经染色后在显微镜下观察细胞形态是否正常。高危男性群体，例如HIV阳性的男同性恋人群，也建议定期进行肛门巴氏涂片筛查。巴氏涂片简单而便宜，被广泛应用于普查，但缺点是标本中上皮细胞常堆叠在一起，影响观察，因而准确率不足。 TCT（薄层液基细胞学检测）是一种通过固定、离心、制片和染色等多个步骤处理细胞样本，以获得更清晰图像的检测方法。TCT的准确率较高，但由于需要专业的设备和较高的成本，通常建议在巴氏涂片检查中发现异常细胞的患者，在一个月后进行TCT复查。 HPV病毒检测和宫颈细胞学筛查是宫颈癌“三阶梯诊断”程序的第一步。在筛查中发现异常细胞后，第二步是建议患者进行阴道镜检查。第三步则包括组织病理学检查，如通过阴道镜取材进行活检、宫颈管刮片（endocervical curettage, ECC）、LEEP刀环切术（loop electrosurgical excision procedure, LEEP）和冷刀锥切术（cold knife conization, CKC）。宫颈癌的发展是一个漫长的过程，通常需要10~15年的时间。这意味着感染高危型HPV的人群，需要在长达十几年的时间里，反复进行宫颈癌的“三阶梯诊断”。这需要耗费大量的人力和金钱，而且其中大部分患者都不会最终发展成宫颈癌。 HPV感染后，究竟哪些人会最终发展成宫颈癌？我们有没有办法在病毒感染之初，就做出精准的判断呢？2023年1月，华中科技大学的马丁团队在《细胞基因组学》（Cell Genomics）期刊上发表了一项有关HPV DNA在宿主细胞中整合状态的研究，为回答这个问题带来了新的思路。多组学分析揭开HPV DNA整合之谜在2014年，美国俄亥俄州立大学的学者阿卡吉（Keiko Akagi）发现，HPV的DNA能够整合进人类的基因组中，这一过程可能导致染色体的不稳定。研究指出，这是宫颈癌发生和发展过程中的一个关键病因学事件，因为在超过80%的宫颈癌患者中都能发现HPV基因的整合。那么，具体到患者个体，要怎么预测它是否会发展成癌症呢？马丁团队首次提出，宫颈癌中的HPV整合位点可以分为两种类型：转录型（productive）和沉默型（silent）。通过多组学分析和单细胞测序，他们详细描述了这两种整合状态的不同分子特征。研究显示，沉默型整合通常不会对健康造成威胁，而转录型整合则与肿瘤的侵袭性、免疫逃逸以及肿瘤的发展密切相关，它在宫颈癌的发生机制中扮演着关键角色。美国密歇根大学（University of Michigan）的肿瘤学家黛安·哈珀（Diane Harper）认为，HPV基因能够整合入人类基因组的无数个位点，带来难以预测的结果，因此医生们通常将每个HPV感染患者都当作潜在宫颈癌患者来对待。而马丁团队的研究，“对于确定哪些整合位点存在高风险，哪些位点可以被忽视（从而让携带者感到安心），是非常重要的一步。” 马丁团队首先确定了不同HPV基因整合位点的特征。研究者收集了来自98位女性宫颈癌患者的肿瘤组织及邻近正常组织样本，进行多组学分析（multi-omics analyses）。多组学分析是如今医学研究领域中的热点，广泛应用于多种疾病的研究。本项研究中用到的多组学分析手段包括高通量HPV捕获测序（high-throughput HPV capture screening）、全外显子测序（whole-exome sequencing）、转录组学测序（transcriptome sequencing）、蛋白质组学（proteomics）和磷酸蛋白组学（phosphoproteomics）。在这98位患者中，仅有6位患者未检测出HPV DNA整合位点，2位患者为HPV阴性。通过多组学分析，研究者发现，部分HPV整合位点能增加HPV-宿主融合DNA的转录水平，这些位点集中分布于人类基因组上的一些特定位置，且与某些特殊的DNA序列相关。此类位点被赋名为“转录型（productive）整合位点”，它们的存在预示着不良的疾病进展及预后；其他不会增加融合DNA转录水平的位点被称为“沉默型（silent）整合位点”，它们均匀分布在整个人类基因组上，对临床结局造成的影响十分有限。两类整合位点在多组学分子特征上也存在明显差异。研究团队在8个转录型宫颈癌组织中进行了单细胞测序。结果显示，这些转录型整合位点能够提高与细胞分裂和DNA复制相关基因的表达水平，从而增强宫颈癌的侵袭性，并通过转录水平的调控来实现免疫逃逸。相反，沉默型整合位点能够增强机体的免疫反应，因此携带这类整合位点的患者肿瘤发生的概率较低。哈珀教授对研究团队表示了极高的敬意，因为他们在每个宫颈癌组织样本中检测HPV整合位点的核酸及氨基酸序列，并根据疾病的严重性进行对比，这是一项庞大的工程。研究团队进行了大量的分析工作，检测并解码每个位点的序列，从而确定哪些基因序列与疾病进展相关，哪些与之无关。哈珀教授认为，这项研究结果具有很高的创新性，为学术界提供了关于人类基因组中哪些HPV整合位点是值得进一步研究的宝贵信息。研究团队还证实，位于转录型整合位点，尤其是病毒上游调控区域（upstream regulatory region, URR）的病毒序列，能够上调E6和E7基因的表达水平。HPV E6和E7是宫颈癌研究领域的明星基因，它们编码的原癌蛋白是导致子宫颈上皮癌变的重要因子。E6蛋白能促进p53蛋白的快速降解，导致细胞周期失控，其效应等同于p53突变。E7蛋白能使E2F和pRb复合物解离，促进细胞由G1期进入S期，使细胞周期失控而发生永生化。这些发现进一步证实，转录型整合位点与宫颈癌进展密切相关。此外，研究团队还开发了一种预测模型，利用患者病变组织中的HPV基因组特征，来预测转录型HPV整合位点存在的可能性，从而判断宫颈癌癌前病变进展的风险。他们通过ROC（受试者操作特征，receiver-operating characteristic）曲线计算得出，该模型的准确率高于85%。然而，也有专家指出，任何临床工具都需要在大样本群体中经过验证，才能在临床推广，而此项研究中涉及的患者数目有限。当然，对于未来科学家们寻找HPV相关宫颈癌的生物标记物及危险因素而言，马丁团队的研究结果意义非凡。但它也有自己的局限，还有待后续的研究跟进。如果在未来，研究者能找出早期逆转宫颈癌进程的方法，风险分层的实用意义便会大大提升。此外，该研究的对象仅限于已确诊宫颈癌的女性患者，未来研究者或许需要进一步纳入宫颈癌癌前病变的患者，来验证该结论是否仍成立。尽管如此，该项研究找出的信号通路在未来可能有很大的应用潜力。其他研究者可以据此进行药物研发，以阻止转录型HPV整合的发生，或防止转录型整合位点引发癌症。这为解开HPV相关癌症的谜团提供了一块新的地图。参考文献 [1] 沈铿等.《妇产科学》，人民卫生出版社，2015年8月第3版 [2] 张健中等.《皮肤性病学》，人民卫生出版社，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 文章来源：科普中国责编：YuTing