人類乳頭瘤病毒陽性口咽癌對放療敏感的研究進(jìn)展

陳永菊， 黃子賢， 陳睿， 陳偉良

中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院口腔頜面外科，廣東 廣州（510120）

人類乳頭瘤病毒（human papillomavirus，HPV）持續(xù)感染是目前誘導(dǎo)口咽癌（oropharyngeal carcinoma）的常見病因，其作為口咽癌的獨(dú)立風(fēng)險因子引起越來越多的關(guān)注。HPV 陽性口咽癌具有特異的發(fā)病機(jī)制及臨床表現(xiàn)，且預(yù)后更為良好。多項(xiàng)研究指出HPV 陽性口咽癌良好預(yù)后及無病生存率與放療敏感有關(guān)，因此探討HPV 陽性口咽癌對放療敏感的作用機(jī)制極為重要。本文將對HPV 陽性口咽癌對放療敏感的作用機(jī)制作一綜述，以期為臨床個性化治療提供理論依據(jù)。

1 HPV 生物學(xué)特性及致病機(jī)制

HPV 為乳頭多瘤空泡病毒科乳頭瘤病毒屬，閉合環(huán)狀雙鏈DNA 病毒，大小8 kb，其病毒顆粒由核酸和衣殼蛋白組成，無外包膜包備。該病毒類型目前已超過200 種，其中黏膜感染的12 種HPV類型被世界衛(wèi)生組織歸類為致癌物質(zhì)，最常見的為HPV-16 型，HPV-18 型［1］。高危型HPV 通常含三個功能基因分區(qū)，即非編碼調(diào)控區(qū)域（long control region，LCR），早期編碼區(qū)（E1、E2、E4-E7）和晚期編碼區(qū)域（L1、L2）；其中E1-E2，E4-E7 負(fù)責(zé)基因復(fù)制、發(fā)病機(jī)制的發(fā)生和細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化；L1、L2 負(fù)責(zé)構(gòu)造病毒衣殼的形成及裝備。

HPV 是常見的性傳播病毒，常通過皮膚、黏膜組織等微小的損傷而進(jìn)入基底層細(xì)胞，隨著基底層細(xì)胞的分裂和向表層分化合成子代病毒，最后經(jīng)細(xì)胞的退行性改變而釋放到胞外。然而，持續(xù)性的高危HPV 病毒感染將會使自身病毒基因組整合到細(xì)胞染色體上，并導(dǎo)致病毒致癌基因E6 和E7的持續(xù)高表達(dá)。E6 和E7 蛋白是相對較小的蛋白，E6 與人乳頭瘤病毒E6 相關(guān)蛋白（E6-associated protein，E6AP）結(jié)合，通過三聚體E6/E6AP/p53 復(fù)合物的形成，導(dǎo)致p53 蛋白降解，使細(xì)胞內(nèi)部積累更多突變［2-3］。E7 結(jié)合到視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（Rb）并破壞其與E2F 轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，導(dǎo)致E2F 激活細(xì)胞并進(jìn)入細(xì)胞周期的合成階段（S 階段）。以上過程導(dǎo)致受損的DNA 無法進(jìn)行正常的凋亡或老化，細(xì)胞基因組DNA 突變累積，最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。

2 HPV 陽性口咽癌病因?qū)W與流行病學(xué)

HPV 能夠?qū)е露喾N常見癌癥，包括宮頸癌、陰道癌、外陰癌、陰莖癌以及肛門癌和口咽癌［4］。病理學(xué)數(shù)據(jù)提示口咽部腫瘤，尤其是舌根和扁桃體部位，與HPV 相關(guān)的頻率更高［5］。HPV 陽性口咽癌的風(fēng)險因素往往與有多位口交性伴侶有關(guān)，與吸煙、飲酒無明顯相關(guān)性。

美國疾病控制與預(yù)防中心數(shù)據(jù)顯示，每年近3.5 萬人被診斷HPV 相關(guān)癌癥，其中近14 100 例為男性，且多為口咽癌。更有調(diào)查研究顯示：每年60 萬例頭頸癌病例中約85 000 例HPV 相關(guān)口咽腫瘤［6］。

3 HPV 陽性口咽癌對放療敏感

HPV 陽性口咽癌具有明顯的預(yù)后良好性，無病生存率較高及較低的復(fù)發(fā)率。美國癌癥聯(lián)合委員會（American Joint Committee on Cancer，AJCC）第八版將HPV陽性和陰性口咽癌患者單獨(dú)分期，并將HPV 陽性腫瘤分期進(jìn)行降級［7］，并認(rèn)為HPV 陽性口咽癌存在的良好的預(yù)后與HPV陽性細(xì)胞對放射敏感有關(guān)，體外實(shí)驗(yàn)表明，放療后HPV陽性細(xì)胞的平均存活率明顯低于HPV陰性細(xì)胞［8］。腫瘤的放射增敏有多種機(jī)制：①誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡；②抑制DNA 損傷修復(fù)；③免疫微環(huán)境改善等。

3.1 放療通過TP53 激活誘導(dǎo)HPV 陽性口咽癌細(xì)胞凋亡

腫瘤的放射增敏可通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制進(jìn)行。有研究認(rèn)為，HPV 陽性腫瘤對放化療敏感的原因，可能是保留完整的未發(fā)生突變的衰老和凋亡的分子介質(zhì)。TP53 是一種的重要的抑癌基因，大小為53 kD，定位于染色體17p13 上，編碼p53蛋白在細(xì)胞周期調(diào)控及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡方面發(fā)揮重要的作用。而TP53 突變預(yù)示著較差的預(yù)后［9］。目前超過50%的腫瘤患者中發(fā)現(xiàn)TP53 基因存在缺失或突變，且在HPV 陰性頭頸癌中，TP53 突變達(dá)到80%，并導(dǎo)致其編碼p53 蛋白功能受損，且使腫瘤表現(xiàn)更強(qiáng)的侵襲性及放療抵抗性［10］。

研究認(rèn)為，放療可導(dǎo)致DNA 的雙鏈斷裂，并進(jìn)一步誘導(dǎo)共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)管擴(kuò)張突變基因（ataxia telangiectasia mutated，ATM）及共濟(jì)失調(diào)性毛細(xì)血管擴(kuò)張和Rad3-相關(guān)性（ATM-Rad3-Related，ATR）的過表達(dá)，然后直接或間接的誘導(dǎo)p53 磷酸化及穩(wěn)定，并導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡程序的進(jìn)行［11］。而多項(xiàng)研究已證明，HPV 陽性口咽癌存在未發(fā)生突變的TP53，其良好的預(yù)后及生存率可能歸因于低表達(dá)的野生型p53。研究者對HPV 陽性細(xì)胞和HPV 陰性細(xì)胞放射后進(jìn)行全基因組微陣列分析，與HPV陰性細(xì)胞比較，HPV 陽性細(xì)胞表現(xiàn)出4.6 倍的TP53基因表達(dá)，且HPV 陽性細(xì)胞接受放療后顯示延長的G2/M 細(xì)胞周期停滯及激活的p53 信號介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。此外，研究發(fā)現(xiàn)，HPV 陽性口咽癌細(xì)胞接受放療后，損傷嚴(yán)重的DNA 將通過激活TP53 的表達(dá)，誘發(fā)進(jìn)一步的細(xì)胞凋亡程序，p53 凋亡路徑主要包括：p53-caspase 通路，p53-Bax-caspase 通路和p53-Fas-caspase 級聯(lián)反應(yīng)路徑［12］。但也有研究表明，放療誘導(dǎo)的HPV 陽性細(xì)胞死亡與誘導(dǎo)的p53 通路活化并無相關(guān)［13］。因此，尚不能認(rèn)為p53 是主要HPV 陽性口咽癌放射敏感性的因素，但可認(rèn)為HPV陽性腫瘤中存在的野生TP53 基因在放療后誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡及腫瘤消除發(fā)揮重要作用。

3.2 放療通過DNA 損傷修復(fù)抑制誘導(dǎo)HPV 陽性口咽癌細(xì)胞凋亡

放療主要通過誘導(dǎo)DNA 損傷進(jìn)一步消除癌細(xì)胞，DNA 修復(fù)系統(tǒng)對于放療的敏感性至關(guān)重要。因此，腫瘤細(xì)胞的放療敏感不僅依賴于DNA 損傷，更需要結(jié)合DNA 修復(fù)缺陷共同進(jìn)行。放療造成的DNA 損傷主要是雙鏈斷裂（double-strand break，DSB），即DNA 兩條鏈的骨架—磷酸二酯鍵發(fā)生了斷裂，為最嚴(yán)重的DNA 損傷類型［4］。一般情況下，DNA 損傷常伴隨著修復(fù)，DSB 的最常見的DNA 損傷修復(fù)（DNA damage repair，DDR）途徑主要包括同源重組（homologous recom-bination，HR）修復(fù)及非同源末端連接（non-homologous end joining，NHEJ）修復(fù)［15］。HR 修復(fù)是一種較精確的修復(fù)方式，只能修復(fù)發(fā)生在細(xì)胞周期的合成期（S 期）和第二間期（G2期）。NHEJ 修復(fù)是一種常發(fā)生于哺乳動物中的修復(fù)方式，廣泛的修復(fù)細(xì)胞各周期，最常見于G1期［16］。而DNA 依賴性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase，DNA-PK）屬于PI3K-mTOR 蛋白激酶家族的成員，是NHEJ 修復(fù)途徑的關(guān)鍵酶［17］。

研究發(fā)現(xiàn)，HPV 陽性口咽癌細(xì)胞存在DNA 雙鏈斷裂修復(fù)缺陷，尤其是NHEJ 修復(fù)缺陷，并認(rèn)為HPV 相關(guān)癌蛋白表達(dá)可抑制NHEJ 的修復(fù)。更有研究證明HPV 陽性口咽癌細(xì)胞系在DDR 抑制狀態(tài)下具有顯著的放療敏感性。因此，結(jié)合DDR 抑制與放療應(yīng)用已成為較大的臨床課題并應(yīng)用于臨床腫瘤治療。此外，在HPV 陽性腫瘤中，DDR 被抑制后可使持續(xù)激活的p53 發(fā)揮促進(jìn)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期停滯的作用［18］。在Hela 細(xì)胞的研究顯示，DNA-PK 的抑制或沉默使其對放療更加敏感。因此可認(rèn)為，HPV 陽性腫瘤放療更為敏感可能與HPV E6 和E7 癌蛋白對DNA 修復(fù)的損害有關(guān)，E7可直接對抗并抑制HR 修復(fù)，E6 則通過依賴或非依賴p53 的方式使NHEJ 調(diào)節(jié)紊亂。

3.3 放療通過免疫激活誘導(dǎo)HPV 陽性口咽癌細(xì)胞凋亡

放療通過樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生免疫原性，并將細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocytes，CTL）募集入腫瘤微環(huán)境，共同促進(jìn)抗腫瘤作用［19］。HPV陽性腫瘤對放療或放化療產(chǎn)生積極的影響與HPV的感染誘導(dǎo)的免疫增強(qiáng)有關(guān)［20］。研究顯示，HPV陽性口咽癌對放療敏感可能原因是存在的更為明顯的腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞（tumour infiltrating lymphocytes，TIL），主要是CD8 陽性TIL，使腫瘤表現(xiàn)出更為有效的輻射后免疫反應(yīng)和放療敏感性。然而，為了逃避宿主的免疫反應(yīng)，TIL 可以通過分泌γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）促進(jìn)程序性死亡配體1（programmed death ligand-1，PD-L1）的表達(dá)，因此，HPV 陽性口咽癌中PD-L1 表達(dá)更為顯著［21］。程序性死亡受體1（programmed death -1，PD-1）與PD-L1均為重要的免疫逃逸檢查點(diǎn)分子，可通過啟動T 細(xì)胞的程序性死亡，使腫瘤細(xì)胞獲得免疫逃逸。

免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的開發(fā)成為近期研究熱點(diǎn)，免疫檢查點(diǎn)的抑制是一類用于阻斷或下調(diào)免疫反應(yīng)蛋白的藥物。且多項(xiàng)臨床試驗(yàn)已證明抗PD-1/PD-L1治療在頭頸部腫瘤患者中具有明顯的作用和可接受的安全性。此外，結(jié)合ICIs 與放射治療被證明可以誘導(dǎo)“免疫原性”形式的腫瘤細(xì)胞死亡。研究顯示，在HPV 陽性口咽癌中，抗PD-1/PD-L1 抗體（pembrolizumab）的應(yīng)用效果更好，尤其是與放療結(jié)合應(yīng)用［22］。一項(xiàng)臨床研究結(jié)果顯示，HPV 陽性腫瘤且PD-1/TILs表達(dá)高的患者表現(xiàn)出更好的預(yù)后，在結(jié)合放療與ICIs（pembrolizumab）的應(yīng)用后，因此，可認(rèn)為HPV陽性口咽癌中，高表達(dá)的PD-1/PD-L1預(yù)示著更好的治療效果［21］，但具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

4 小 結(jié)

在HPV 陽性口咽癌中放療中HPV 相關(guān)癌蛋白的表達(dá)可抑制DNA 損傷修復(fù)，使其修復(fù)受損，而發(fā)生斷裂的DNA 雙鏈在修復(fù)缺損狀態(tài)下誘導(dǎo)并促進(jìn)p53 的持續(xù)表達(dá)，并發(fā)揮誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的作用。此外，免疫反應(yīng)的特異性誘導(dǎo)及激活增強(qiáng)了HPV陽性口咽癌的放療效果。這些機(jī)制的結(jié)合作用分別或共同參與促進(jìn)HPV 陽性口咽癌對放療敏感及預(yù)后良好作用，可為臨床個性化及降級治療提供依據(jù)。