肿瘤基因组学研究新进展：宫颈癌预警新靶标的识别与鉴定

　　

由上海交通大学系统生物医学研究院、中国陆军大学附属西南医院、同济大学附属上海皮肤病医院、北京吉因加基因研究院等单位合作，利用先进的肿瘤基因组学技术，系统研究了正常宫颈（N）、宫颈上皮内瘤变（CIN）和宫颈癌（CC）等阶段的多种基因变异谱、HPV DNA整合谱，并统计分析其与宫颈癌发生发展的关系。研究发现若干新型宫颈癌相关变异基因和片段，为宫颈癌预警和早诊早治提供大量新型分子标志物，也为研发新型宫颈癌筛查技术提供了有用的靶点。

相关研究全文在线发表于《Journal of Medical Genetics》上（Comprehensive genomic variation profiling of cervical intraepithelial neoplasia and cervical cancer identifies potential targets for cervical cancer early warning）。日前生物通有幸联系到了该项研究的第一作者兼通讯作者黄健教授，就我国宫颈癌防治现状、其研究工作的意义和未来的发展方向进行了交流。

1、 我国女性宫颈癌防治形势很严峻吗？

国家癌症中心2018年发表数据显示，2014年我国宫颈癌新增病例约10万人。80%的患者确诊时已是浸润癌，预后较差。我国宫颈癌年轻化趋势明显。因此，我国宫颈癌防治形势很严峻。宫颈癌防治工作的关键点是早期识别宫颈癌和癌前病变，为早期治疗提供依据。

2、 有了宫颈癌疫苗应该可以预防宫颈癌，中国女性可以高枕无忧了吧？

首先，我们复习一下HPV相关知识吧。研究表明目前已知有100多种不同的HPV亚型，其中高危型HPV感染是宫颈癌发生发展的重要生物因素。

其次，我们需要了解一下HPV疫苗的相关知识：2价疫苗：可预防HPV16/18的感染；4价疫苗：除了预防HPV16/18的感染，还能预防HPV6和11的感染；9价疫苗：主要是预防HPV16/18/16/11/31/33/45/52/58型病毒的感染。

的确，您问了一个非常重要的问题，大多数人会认为中国有了宫颈癌疫苗，中国女性应该可以高枕无忧了。其实，事情远非这么简单！原因如下：

（1）并不是每个适龄女性都适合接种HPV疫苗：美国推荐接种HPV疫苗的最佳年龄是11-12岁；澳大利亚：13-14岁；美国政府建议25 岁以下人群接种；医学界公认：首次性生活之前接种 HPV 疫苗效果最佳。但是，由于中国文化与西方社会的差异，估计中国10年内都做不到“首次性生活之前接种 HPV 疫苗”。

（2）美国疾控中心认为，对于已经感染 HPV 病毒的女性来说，疫苗的作用微乎其微。因此，HPV为阴性（与疫苗的保护范围一致）的女性才会被建议去接种宫颈癌疫苗预防宫颈癌。而对年龄超过26 岁的女性来说，首先推荐通过定期宫颈癌筛查来预防宫颈癌。

（3）去年，中国官方正式引进宫颈癌疫苗。中国有需求的女性太多了，好多医疗机构的疫苗供不应求。按照HBV疫苗在我国的接种经验来预测，中国看到HPV疫苗的防护效果，至少需要20年。

（4）如果在我国推行疫苗接种全覆盖，将有4亿适龄青少年需要接种，按每人3000-5000元人民币计算，将需要1.2万-2万亿人民币，这是难以承受的巨大经济负担。

因此，定期进行宫颈癌筛查非常重要，疫苗不能替代筛查。今年两会的政府报告中明确提出未来要“大力推动肿瘤筛查，开展早诊，早治疗和相关新技术的攻关工作”，为肿瘤预防工作指明了方向。

3、 我国实行宫颈癌筛查工作近10年了，应该大大降低宫颈癌发生率了吧？

我国政府为了减少宫颈癌发病率，从2009年开始试行农村地区妇女宫颈癌筛查工作，并于2010年提出《中国妇女2011-2020年发展纲要》，要求2020年中国宫颈癌筛查普及率达到80%以上。但是，10年过后，大家所期待的宫颈癌发生率下降的拐点并未出现，反而还有继续上升的趋势。因此，大力推广肿瘤筛查、早诊、早治及相关的技术研发至关重要。

4、 我国宫颈癌防治工作中的痛点和难点有哪些？

现行的宫颈癌筛查工作中普遍存在以下难点：（1）取样不精准：精准获取宫颈脱落细胞是确保后续分子检测结果准确性的前提。（2）技术未统一：我们国家宫颈癌筛查中有多种技术并存的现象，包括巴氏涂片法，HPV基因分型，液基细胞学（TCT）以及醋酸/碘肉眼观察法（VIA/VILI）等。这些方法都各自有一定的局限性。（3）过程无管理：筛查工作不系统，未形成电子化的可溯源的慢病随访体系和平台，无法真正跟踪和管理异常人群。此外，宫颈癌临床医疗活动中，缺少早期诊断癌前病变和早期癌症的精准医疗新技术、缺少新型药物靶标和新型靶向药物等。因此，需要利用肿瘤基因组学的知识和方法，为宫颈癌的诊疗工作提供精准医疗转化应用的技术支撑。

此外，宫颈癌临床医疗活动中，缺少早期诊断癌前病变和早期癌症的精准医疗新技术、缺少新型药物靶标和新型靶向药物等。因此，需要利用肿瘤基因组学的知识和方法，为宫颈癌的诊疗工作提供精准医疗转化应用的技术支撑。

5、 你从哪个角度切入宫颈癌研究领域的？

我们在全面了解我国宫颈癌防治中存在的问题后，总结出“预防预警最重要，不让致命的疾病发生才是医学的最高境界”，以肿瘤基因组变异谱的识别与鉴定为切入点，深入研究宫颈癌发生发展中的多种变异谱，并统计分析其与宫颈癌发生发展的关系，寻找宫颈癌发生发展的关键事件，为后续的转化研究奠定基础。

6、 你们针对宫颈癌的研究有哪些重要结果，这些结果对我国宫颈癌防治有何作用？

我们联合多组学对宫颈癌的突变、表达、病毒整合进行了全面的研究。具体来讲，对200例各期CIN和宫颈癌患者，采集宫颈脱落细胞、癌组织和癌旁组织，利用全基因组或全外显子组、转录组以及HPV病毒序列捕获等技术，系统分析了所获样本的多组学特征，并探讨其在宫颈癌发生发展中的作用。

(1) 宫颈癌相关的驱动基因突变

我们发现了17个宫颈癌高频突变基因，其中的FAT1, MLL3, MLL2 和 FADD是首次报道的宫颈癌相关突变基因。93%的宫颈癌患者发生了局部拷贝数变异，包括重要的原癌基因和抑癌基因，比如BIRC3, PIK3CA, EGFR, CCND1, 和MYC等（图1）。

我们发现突变和表达异常的基因富集于PI3K/Akt/mTOR，受体酪氨酸激酶，细胞周期依赖激酶等信号通路。55.9%的患者携带这些通路的变异。因此，携带这些突变的患者，可能受益于靶向上述信号通路的药物（图2）。

 
图1. 宫颈癌基因组变异图谱

 
图2. 宫颈癌相关的信号通路和潜在靶向药物

(2) CIN和宫颈癌HPV整合和体细胞突变谱

我们利用HPV病毒序列捕获技术，发现HPV整合事件在宫颈癌中十分常见，97.8%的患者样本中都能检测到病毒整合(图3A)。转录组的数据显示，这些整合会带来病毒基因的异常表达（图3C）。令人惊讶的是，70.5% CIN患者的样本中也存在HPV病毒的整合。与预期一样，HPV阴性的正常样本中没有检测到HPV整合断点。然而，我们发现，临床尚无表型的HPV携带者，她们的宫颈样本中HPV整合事件占42.8%(3/7)(图3B)。我们还发现宫颈癌中某些HPV型别的整合，包括高危的HPV16、18、33和58型别，也发生在CIN1和CIN2样本中。当前的结果提示HPV整合事件可能发生在癌前病变早期。此外，我们在52%的CIN样本中也发现了体细胞突变，其中一半突变与宫颈癌的突变谱相似（图3D），说明这些基因突变可能在宫颈癌的癌变中发挥作用。

综上，我们发现在宫颈癌癌变过程中，体细胞突变和HPV病毒整合事件不断累积，提示这些事件可能促进了宫颈癌的发生和发展，也提示这些分子事件可能成为宫颈癌风险预警的生物标志物。

 
图3 宫颈癌癌变过程中基因突变和HPV病毒整合演变

7、 你们团队下一步的研究方向是什么？

除了我们研究过的基因组和转录组的变异，病毒还与宫颈癌组织中多种变异谱相关。目前，我们团队将继续探索宫颈癌发生发展相关的变异谱，比如甲基化和羟甲基化变异谱，并系统研究其在宫颈癌致病机制中的作用。此外，我们知道HPV感染，并不一定致病，持续感染是宫颈癌发病的关键因素。实际上，女性感染HPV比较常见，但绝大多数感染都能被自身免疫系统自动清除。因此，研究女性的免疫状态与HPV感染的关系，对于指导女性朋友有效防治HPV的持续感染具有重要意义。

作者简介：

黄健

黄健，博士，教授/研究员/博导。上海市优秀技术带头人。上海交通大学系统生物医学研究院/肿瘤基因组学课题PI/教授/研究员/博导、系统生物医学研究院/疾病基因组学研究室主任；系统生物医学教育部重点实验室副主任；国家人类基因组南方研究中心PI。

相关研究先后发表在Nature Genetics、Genome Biology、Oncoimmunology、JCI、PNAS等著名杂志。影响因子大于200，他人引用超过2000次。获得授权专利30余项；获得包括教育部自然科学一等奖和深圳市自然科学一等奖在内的8项政府奖项，参与编写学术专著三部。

先后主持包括国家“863”计划项目、“973”计划、国家重大攻关项目、国家自然基金面上，上海市科委重点研发项目，以及广东省创新研究团队基金和深圳市生物产业高技术产业等科研项目30余项。

研究方向1：分子遗传学和肿瘤基因组学基础和应用研究：利用基因芯片和高通量测序技术及生物信息学手段，系统分析肝癌基因组、转录组和甲基化组的变异，并探讨各种变异与临床特征的关联性，结合细胞学和动物学技术识别鉴定与肿瘤相关的重要功能基因，深入研究其在肿瘤发生发展中的分子机制，为肿瘤的临床诊断提供新的指标，或为最终治愈肿瘤提供潜在的药物靶点。

研究方向2：女性移动健康管理体系研究：致力于女性肿瘤的防治措施研究和女性健康管理体系建设、产品开发与技术推广。提出关爱女性，检测基因，消灭宫颈癌的愿景。建立中国宫颈癌筛查质量控制标准及推广路径。研究多种医疗器械新产品并获得多项药监局颁发的产品注册证书。