端粒酶在宮頸癌診斷和治療中的研究進(jìn)展

王麗麗，楊宇琴，黎 晨，尤培蒙，楊 田，趙 晉

(西北民族大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730030)

宮頸癌是最常見的婦科腫瘤之一，是目前全球女性癌癥相關(guān)死亡的第四大主要病因，并已經(jīng)成為發(fā)展中國家第二大常見癌癥[1].高危型HPV感染是宮頸癌發(fā)生發(fā)展的必要條件，可影響細(xì)胞的周期、凋亡以及DNA損傷反應(yīng)等，其中E6和E7癌蛋白的表達(dá)至關(guān)重要[2].端粒酶是一種核糖核蛋白酶，由人端粒酶RNA組分(human telomericRNA component，hTERC)、人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomeric reverse transcriptase，hTERT)及人端粒酶相關(guān)蛋白(human telomeric associated protein，hTP) 3部分亞基構(gòu)成.除少數(shù)正常組織如生殖細(xì)胞等有端粒酶活性，大部分正常組織中端粒酶活性被抑制，而在腫瘤細(xì)胞中端粒酶激活，導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)無限增殖，發(fā)生惡變[3].同樣，端粒酶激活與宮頸癌發(fā)生機(jī)制有密切關(guān)系[4]，在宮頸癌的診療中有很大的應(yīng)用前景.本文對端粒酶在宮頸癌診斷和治療中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述.

1 端粒酶的結(jié)構(gòu)及功能

端粒酶是一種以內(nèi)源RNA為模板的核糖核蛋白酶，其識別并結(jié)合在富含G的端粒末端，然后逆轉(zhuǎn)錄合成新的TTAGGG重復(fù)序列，以維持端粒長度的穩(wěn)定.一般認(rèn)為，人類端粒酶由三部分組成，即人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(human telomeric reverse transcriptase，hTERT)、作為模板的人端粒酶RNA組分(human telomeric RNA component，hTERC)和一些端粒酶相關(guān)蛋白(human telomeric associated protein，hTP).人正常組織細(xì)胞內(nèi)hTERT基因位于五號染色體短臂15.33位置，長約40 kb，其編碼的hTERT是端粒酶活性的必需和限速決定因子，hTERT擴(kuò)增、hTERT結(jié)構(gòu)變異、hTERT啟動子突變和通過hTERT啟動子甲基化進(jìn)行表觀遺傳修飾，會使hTERT表達(dá)上調(diào)[5]，與細(xì)胞惡變有關(guān).hTERT蛋白具有7個(gè)蛋白質(zhì)域和端粒酶催化亞基獨(dú)特的T框架保守區(qū)域以及非活性結(jié)構(gòu)域DAT，是主要分布在細(xì)胞核中的逆轉(zhuǎn)錄酶[6].hTERC基因定位于3號染色體長臂26.3位置，長約450 bp，無內(nèi)含子，為端粒合成提供模板.其編碼的蛋白對維持端粒長度、調(diào)節(jié)端粒酶活性有重要作用.該基因擴(kuò)增可阻止細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致細(xì)胞的永生化和腫瘤的發(fā)生[7].hTP包括p23、hsp90、hsp40等，能特異地結(jié)合hTERC而形成模板-引物的結(jié)合位點(diǎn)，在各組織中hTPmRNA的表達(dá)水平差異與端粒酶的活性無關(guān)，可能有介導(dǎo)端粒酶或其他端粒結(jié)合蛋白與端粒結(jié)合的功能，從而調(diào)節(jié)端粒酶活性[6，8].

2 端粒酶與宮頸癌診斷

在許多正常的體細(xì)胞中端粒酶檢測為陰性，但在包括宮頸癌在內(nèi)的人類85%～95%的腫瘤細(xì)胞中可檢測到端粒酶的表達(dá)[9-10]，因此端粒酶可作為宮頸癌診斷的標(biāo)志物.目前可采用端粒重復(fù)序列擴(kuò)增-酶聯(lián)免疫吸附測定法 (TRAP-ELISA)來檢測宮頸癌中異常升高的端粒酶活性[11].近年來，端粒酶組成成分hTERT和hTERC的檢測成為宮頸癌診斷的熱點(diǎn).

2.1 hTERT檢測

在正常組織中幾乎無hTERT的表達(dá)，而在大部分惡性腫瘤細(xì)胞中則能檢測出hTERT的表達(dá)，并且發(fā)現(xiàn)腫瘤的惡性程度和轉(zhuǎn)移能力與hTERT活性有關(guān)，說明良、惡性組織中hTERT的表達(dá)存在著明顯差異[12]，這為hTERT檢測作為惡性腫瘤的診斷方法提供了依據(jù).Branca等[13]指出，hTERT上調(diào)與宮頸上皮內(nèi)瘤變(Cervical Intraepithelial Neoplasia，CIN)的分級有關(guān).隨著進(jìn)行性CIN線性增加，在癌癥中最強(qiáng)烈，表明在篩查宮頸癌前病變方面hTERT是有重要意義的潛在標(biāo)志物，但他們發(fā)現(xiàn)hTERT不是宮頸癌高危人乳頭瘤病毒，病毒持續(xù)性或疾病預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測因子.將hTERT檢測(高特異性和高陽性預(yù)測值)與另一種顯示高敏感性和高陰性預(yù)測值的檢測相結(jié)合，才能作為一種能夠高效檢測CIN病變的理想篩查工具.此外，最近的研究[14-16]表明，hTERT基因的甲基化檢測可能是早期檢測宮頸癌的一個(gè)重要的生物標(biāo)志物，并且因?yàn)閔TERT基因甲基化模式可能取決于HPV類型，所以評估hTERT甲基化聯(lián)合HPV種類或HPV特異性類型的應(yīng)用，有助于提高宮頸鱗狀上皮內(nèi)病變的檢測.

2.2 hTERC檢測

研究[17-18]表明，宮頸病變的發(fā)展與hTERC基因的異常擴(kuò)增有關(guān)，且擴(kuò)增水平隨著宮頸病變分級的增加而上升，這與hTERC激活癌基因表達(dá)以及促進(jìn)侵襲分子產(chǎn)生的作用有關(guān)，因此hTERC基因檢測可作為一種宮頸癌早期診斷的有效方法.相比常用的液基細(xì)胞學(xué)檢查和HPV檢測，應(yīng)用熒光原位雜交(FISH)技術(shù)檢測hTERC基因，不僅特異度與準(zhǔn)確度較好，還具有定位準(zhǔn)確、結(jié)果客觀清晰等優(yōu)點(diǎn)，對高級別的CIN檢測靈敏性更高，能夠提高高位病變的檢出概率[19].陳露露等[20]利用FISH技術(shù)檢測宮頸疾病中hTERC基因的表達(dá)情況，也發(fā)現(xiàn)隨宮頸病變級別的升高h(yuǎn)TERC基因的表達(dá)水平增加的現(xiàn)象.同樣證明了宮頸脫落細(xì)胞中hTERC基因的檢測對宮頸病變的發(fā)展趨勢具有一定的預(yù)測價(jià)值.雖然hTERC基因的單獨(dú)檢測對宮頸癌診斷有一定的價(jià)值，但是聯(lián)合其他標(biāo)志物的檢測更有意義.陳光治等[21]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)OXM1、hTERC與C-myc結(jié)合檢測有可能作為HPV陽性宮頸癌的篩查及預(yù)后評估的標(biāo)志物.FISH技術(shù)聯(lián)合免疫組化技術(shù)同時(shí)能檢測hTERC基因與hTERT蛋白，有助于診斷難以判斷CIN級別的病例，可用于宮頸癌前病變的早期篩查[4].

3 端粒酶與宮頸癌治療

雖然手術(shù)、化療和放療可以治愈90%以上的早期宮頸癌，但復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移仍然是宮頸癌患者死亡的主要原因，人類在開發(fā)基因療法和設(shè)計(jì)治療宮頸癌的新藥方面已作了大量的努力[22].目前，從端粒酶方向研究宮頸癌治療的方法主要有靶向沉默hTERT基因的RNA干擾(RNA interference，RNAi)技術(shù)和端粒酶抑制劑的研發(fā).

3.1 靶向沉默hTERT基因的RNAi技術(shù)

基因治療被認(rèn)為是治療各種疾病的一種新方法.在過去幾年中，分子生物學(xué)和基因組學(xué)迅速發(fā)展，針對分子靶點(diǎn)的宮頸癌基因治療有許多突破性進(jìn)展，基因治療被認(rèn)為是一種治療宮頸癌的新方法[23].在反義核苷酸技術(shù)、RNAi技術(shù)和核酶技術(shù)三種腫瘤基因治療中，RNAi技術(shù)利用siRNA ( short interference RNA，siRNA)在哺乳動物細(xì)胞組織內(nèi)引起基因封閉，并有著結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和比用核酶或反義RNA更有效、更徹底的優(yōu)點(diǎn)，成為一種全新的潛力巨大的基因治療手段[24].

王彥等[25]研究發(fā)現(xiàn)，siRNA靶向沉默宮頸癌Caski細(xì)胞的hTERT基因后，能抑制該種癌細(xì)胞的增殖和遷移能力，提示hTERT基因可在宮頸癌的基因治療中提供新的靶點(diǎn).Shi等[26]發(fā)現(xiàn)，siRNA抑制hTERT表達(dá)可抑制宮頸癌細(xì)胞的體外和體內(nèi)生長.hTERT的減少在一定程度上通過PI3K/Akt信號通路抑制腫瘤的生長，同樣為hTERT基因作為抗癌基因治療靶點(diǎn)提供了依據(jù).比起在體內(nèi)直接遞送siRNA，通過病毒載體對siRNA進(jìn)行感染性遞送更加具有高穩(wěn)定性[27].趙紅珂等[10]指出，以慢病毒介導(dǎo)的利用siRNA沉默hTERT感染宮頸癌Caski細(xì)胞，能高效特異地下調(diào)目的基因hTERT的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞的凋亡，能夠有效抑制宮頸癌Caski細(xì)胞的生長和增殖.

3.2 端粒酶抑制劑

與大部分正常細(xì)胞不同，癌變細(xì)胞內(nèi)端粒酶被重新激活，導(dǎo)致細(xì)胞永生化，而擁有高度激活端粒酶的癌細(xì)胞還對包括各種放化療在內(nèi)抗癌治療產(chǎn)生抗性，因此抑制端粒酶活性或降低其蛋白水平，一方面能抑制癌細(xì)胞生長和促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡，另一方面能增加癌細(xì)胞對放化療的敏感，這也是研發(fā)端粒酶抑制劑的背景[28].目前研究較多的為hTERT抑制劑，包括BIBR1532和3-疊氮脫氧胸苷(AZT).研究[29-30]表明，BIBR1532和AZT可抑制HeLa細(xì)胞的生長或提高HeLa細(xì)胞的放化療敏感性.小分子化合物BIBR1532可與hTERT亞單位FVYL序列結(jié)合，阻斷端粒酶與RNA模板TER活化結(jié)構(gòu)域的結(jié)合，導(dǎo)致端粒酶催化端粒DNA合成與延長受到干擾，是一種選擇性端粒酶活性抑制劑[31].AZT能夠不可逆轉(zhuǎn)地縮短HeLa細(xì)胞的端粒，還可以在體外增強(qiáng)紫杉醇對宮頸癌HeLa細(xì)胞的化療敏感性.該作用與抑制逆轉(zhuǎn)錄酶活性、降低腫瘤細(xì)胞端粒酶活性及hTERT mRNA表達(dá)有關(guān)[32-33].

4 小結(jié)

宮頸癌的發(fā)生一般需要幾年至十幾年的時(shí)間，因此宮頸病變的早期發(fā)現(xiàn)和診斷意義重大，而對宮頸癌治療方法的探索也是當(dāng)今的重點(diǎn).越來越多的研究表明，端粒酶作為早期診斷宮頸癌的生物學(xué)指標(biāo)有一定價(jià)值，其中包括對hTERT和hTERC的檢測.同時(shí)，端粒酶激活是細(xì)胞永生化的必需條件，以端粒酶作為宮頸癌的治療靶點(diǎn)表現(xiàn)出許多優(yōu)勢，其中就包括靶向沉默hTERT基因的RNAi技術(shù)和端粒酶抑制劑的應(yīng)用.相信隨著對端粒酶與宮頸癌關(guān)系研究的深入，端粒酶在宮頸癌的診治方面會有更大的利用價(jià)值.