Онкогенные типы вируса папилломы человека: Онкогенные типы ВПЧ

Содержание

Сдать анализ на онкогенные типы ВПЧ (14 типов)

Метод определения ПЦР с детекцией в режиме реального времени.

Исследуемый материал Соскоб эпителиальных клеток урогенитального тракта

Доступен выезд на дом

Синонимы: Анализ урогенитального соскоба на ВПЧ. HPV DNA, 14 Types, Scrape of Urogenital Epithelial Cells.

Краткое описание исследования «Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (Вирус папилломы человека, Human papillomavirus, HPV) высокого онкогенного риска 14 типов (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 66, 68) + КВМ в соскобе эпителиальных клеток урогенитального тракта»

Вирус папилломы человека (ВПЧ, Human papillomavirus, HPV) относится к малым ДНК-содержащим вирусам, которые инфицируют эпителиальные клетки и индуцируют пролиферативные поражения кожи и слизистых оболочек. В настоящее время известно около ста типов ВПЧ с различным онкогенным потенциалом, которые условно объединяют в группы высокого и низкого онкогенного риска. Более 90% всех цервикальных карцином позитивны к присутствию ВПЧ. Наиболее часто в биоматериале из опухолей шейки матки обнаруживают 16 и 18-й типы. Выявление ДНК ВПЧ не подтверждает наличие злокачественного процесса, в большинстве (до 90%) случаев в течение 12-36 месяцев происходит элиминация вируса и самоизлечение. При длительной хронической персистенции вируса и в зависимости от его типа повышается риск развития онкологического процесса. Диагностика заболевания требует дополнительного цитологического, гистологического исследования и динамического наблюдения.

Поскольку ВПЧ инфицирует эпителиальные клетки, необходимым условием получения достоверного результата является соблюдение техники взятия соскоба. В состав тестов по диагностике и мониторингу ВПЧ введен специальный параметр – контроль взятия материала (КВМ). КВМ – это тест по определению количества геномной ДНК человека в биоматериале, источником которой служат эпителиальные клетки, попавшие в пробу.

С какой целью определяют «Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (Вирус папилломы человека, Human papillomavirus, HPV) высокого онкогенного риска 14 типов (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 66, 68) + КВМ в соскобе эпителиальных клеток урогенитального тракта»

Выявление ДНК ВПЧ 14 типов в урогенитальном соскобе используется для подтверждения инфицированности и персистирования определенного типа ВПЧ, для оценки канцерогенного риска при дисплазии эпителия шейки матки.

Особенности теста «Дифференцированное определение ДНК ВПЧ (Вирус папилломы человека, Human papillomavirus, HPV) высокого онкогенного риска 14 типов (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 66, 68) + КВМ в соскобе эпителиальных клеток урогенитального тракта»

Аналитические показатели: определяемый фрагмент – специфичные участки ДНК ВПЧ 14 типов. 

Специфичность определения – 100%. 

Чувствительность определения – 100 копий ДНК ВПЧ в образце.

Вирус папилломы человека — Ханты-Мансийская районная больница

Обычные бородавки и некоторые формы рака, включая рак шейки матки, – «дело рук» различных разновидностей вируса папилломы человека (ВПЧ). Типов этого вируса открыто более ста. Часть из них передается в быту, многие – половым путем. 

Папилломавирус человека – одна из самых распространенных инфекций, передающихся половым путем. По подсчетам ученых, большинство людей некоторое время были инфицированы одной из разновидностей этого вируса.

Что вызывает ВПЧ? 

Некоторые типы ВПЧ вызывают изменения в клетках шейки матки или слизистой оболочки ротовой полости и горла. Такие клетки могут перерождаться в злокачественные. Другие типы ВПЧ вызывают рост бородавок и кондилом. Эти образования наиболее распространены на руках и ногах, а также в области половых органов и вокруг ануса. Вирусы ВПЧ, которые их вызывают, не приводят к раковым перерождениям клеток.

Как происходит заражение ВПЧ?  

Типы ВПЧ, которые вызывают поражения кожи, передаются при контакте с кожей инфицированного человека, например через рукопожатие или объятия. 

Вирусы, приводящие к поражению слизистой рта и горла, могут передаваться через поцелуй.  

Генитальные типы ВПЧ передаются при половом контакте. Человек может быть длительное время инфицирован вирусом папилломы человека, но не знать об этом, поскольку признаки заболевания заметны не всегда и обнаруживаются часто только при скриниговых исследованиях, например, при диагностике рака шейки матки.

ВПЧ и рак шейки матки  

Некоторые типы ВПЧ увеличивают риск развития рака шейки матки. У всех женщин, страдающих раком шейки матки, в ходе анализов обязательно находят один из видов ВПЧ. 

Вирус папилломы человека является причиной возникновения этого типа рака. За открытие ВПЧ и его связи с раком шейки матки в 2008 году немецкий ученый Харальд цур Хаузен получил Нобелевскую премию. 

Важно: рак шейки матки развивается не у всех женщин, зараженных типами ВПЧ, которые могут его вызвать. Многое зависит от образа жизни женщины. 

Неправильное питание и курение многократно увеличивает риск перерождения клеток.  

Помните, что регулярное обследование состояния шейки матки – кольпоскопия – позволяет определить наличие видоизмененных вирусом клеток прежде, чем они станут злокачественными.

ВПЧ и другие виды рака 

Некоторые виды ВПЧ увеличивают риск развития и других онкологических заболеваний. 

Риск увеличивается, если действие инфекции осложнено курением, лишним весом, пристрастием к красному мясу и фаст-фуду – факторами, повышающими риск развития рака. 

Специалисты полагают, что ВПЧ вызывает четыре из десяти случаев рака влагалища, половину случаев рака пениса, и 80 процентов рака ануса. 

Лечение ВПЧ  

Не существует лечения, способного избавить человека от ВПЧ. Иммунная система организма через некоторое время после заражения способна справиться с ним сама. 

Зато есть методы, позволяющие избавиться от внешних признаков папилломавирусной инфекции: бородавок и кондилом – а также от измененных вирусом клеток шейки матки, которые могут переродиться в рак.

Как предотвратить заражение ВПЧ? 

Использование презервативов снижает риск инфицирования ВПЧ, но не предотвращает его полностью. Вирус может передаваться при контакте с кожей, окружающей гениталии зараженного человека. Против видов ВПЧ, которые вызывают рак шейки матки, разработаны вакцины.


Вирусные инфекции

Вирусы папилломы человека (ВПЧ) широко распространены, поражают эпителий кожи и слизистых оболочек и обладают онкогенным потенциалом. ВПЧ передаётся при тесном контакте с инфицированным эпителием, поэтому основные пути заражения – половой и контактно-бытовой. Возможна передача ВПЧ от инфицированной матери к плоду. Человек может быть инфицирован несколькими типами ВПЧ.
К факторам, провоцирующим развитие ВПЧ-инфекции, относятся: ранее начало половой жизни, большое количество половых партнеров, сниженный иммунитет, применение оральных контрацептивов, авитаминозы, инфекции, передаваемые половым путём, курение и проживание в крупных городах.


Инкубационный период может длиться от 2 месяцев до 2-10 лет. Характерно скрытое течение заболевания, при котором отсутствуют клинические проявления, а при кольпоскопическом, цитологическом и гистологическом обследовании выявляется норма. В 30 % случаев в течение 6-12 месяцев может произойти избавление от вируса. Диагностика скрытой ВПЧ-инфекции осуществляется только методом ПЦР.
При острой инфекции возникают доброкачественные образования, такие как папилломы, бородавки, кондиломы. У детей папиллома-вирусы могут приводить к папилломатозу гортани. Поражение клеток трофобласта папиллома-вирусами чревато спонтанным абортом.
Разные типы ВПЧ могут по-разному воздействовать на эпителий: ВПЧ низкого онкогенного риска типа 1, 2, 3, 5, 6, 11, 30, 40, 42, 43, 44, 53 и 61 способствуют возникновению доброкачественных образований (папиллом, бородавок, кондилом), ВПЧ низкого онкогенного риска 6-го и 11-го типа являются наиболее частой причиной развития генитальных бородавок (около 90 %), или остроконечных кондилом. ВПЧ высокого онкогенного риска типа 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59 и 68 способны вызывать дисплазию тяжёлой степени и рак.
Для выявления ВПЧ высокого онкогенного риска используется в основном полимеразная цепная реакция в режиме реального времени, которая позволяет найти ДНК ВПЧ в исследуемом биоматериале.

Для чего используется анализ?

  • Для выявления папиллома-вирусной инфекции высокого онкогенного риска.
  • Чтобы оценить степень канцерогенного риска у женщин с дисплазией эпителия шейки матки.

Когда назначается анализ?

  • При первичном скрининге рака шейки матки (наряду с цитологическим исследованием) у женщин старше 30 лет.
  • При сомнительных результатах цитологического исследования гинекологических мазков.
  • При остроконечных кондиломах.
  • При определении показаний к вакцинации против ВПЧ.

Метод исследования
Полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Обращаем ваше внимание! Определение вируса папилломы человека производится с дифференциацией типов по группам: (16,31,33,35,52,58), (18,39,45,59), (51), (56), (6,11), (68) без генотипирования.

В течение 3-х дней перед взятием биоматериала необходимо половое воздержание или использование защищенного полового контакта. Женщинам накануне необходимо воздержаться от туалета половых органов и спринцевания. Проводить исследование через 48 часов после кольпоскопии, через 24 часа после УЗ-исследования с помощью влагалищного датчика, через 10 дней после применения местных антисептических средств. Не рекомендуется сдавать во время менструального цикла. При взятии материала из уретры – воздержаться от мочеиспускания в течение 1,5-2 часов. Забирается специалистом.

 12 мифов о вирусе папилломы человека

В современном мире, человек окружен огромным количеством информации о себе и о своём здоровье, которая порой носит противоречивый, а иногда и ложный характер. И только обладание верной информацией поможет прожить долгую и счастливую жизнь и развеять страхи за своё здоровье и благополучие.

Так и с носительством вируса папилломы человека (ВПЧ) связано слишком много слухов и домыслов, несоответствующих действительности В этой статье мы постараемся осветить и опровергнуть самые распространённые из них.Миф № 1 Все папилломавирусы обязательно вызывают рак

Правда: Многие типы ВПЧ не причиняют проблем. Инфекции ВПЧ обычно проходят сами, без каких-либо вмешательств через несколько месяцев после их приобретения, и около 90% проходят в течение 2 лет. И лишь незначительное количество типов вирусов папилломы человека могут в отдалённых перспективах провоцировать развитие злокачественных новообразований.

Миф № 2: Вирус папилломы у женщин при беременности непременно передаст заболевание ребёнку

Правда: Этот миф объясняется существующей возможностью заражения ребенка при его прохождении через родовые пути матери, зараженной ВПЧ. Риск реален, но весьма невелик, и ассоциируется только с двумя специфичными видами вируса –типов 6 /11. Если ребенок действительно получает ВПЧ при родах, и инфекция укореняется, у него может развиться поражение носоглотки, которое может мешать нормальному дыханию. Это состояние, называемое респираторным папилломатозом, излечимо. Оперативное пособие в родах повышает шансы ребенка, но не дают стопроцентной гарантии. В целом, риск респираторного папилломатоза для ребенка гораздо ниже, чем осложнения, связанные с кесаревым сечением.Беременным женщинам с остроконечными кондиломами следует задолго до родов обсудить с врачом риск заражения и возможные варианты, и решить, какой из них предпочтителен.

Миф № 3: Вирус папилломы человека можно вылечить

Правда: Лечению поддается не сам вирус, а те заболевания, которые он вызвал. Можно избавиться от остроконечных кондилом, можно вывести бородавки, можно даже вылечить предраковое состояние шейки матки. Но сам вирус, к сожалению, остается в организме человека.

Правда: К сожалению, терапии, направленной на элиминацию вируса папилломы человека из организма, на настоящий момент не существует. Несмотря на отсутствие этиопатогенетического лечения, проявления инфекции ВПЧ, заболевания вызванные этим вирусом, достаточно успешно поддаются терапии.

Миф № 4: В моногамных отношениях диагноз ВПЧ означает, что один из партнеров изменял другому

Правда: Именно этот миф привел многих людей к трагически неверным выводам и заставил распасться множество пар. Даже если вы со своим мужчиной вместе со школьной скамьи, диагноз ВПЧ означает лишь то, что кто-то из вас в какой-то момент своей жизни заразился папилломавирусной инфекцией , поскольку один из наиболее загадочных аспектов генитального ВПЧ – способность вируса находиться в скрытом состоянии.

Миф № 5: «Если кондилом нет, а мазок выявил вирусы – значит у меня рак шейки матки?»

Правда: Не стоит спешить с выводами. Вирусы могут циркулировать в организме человека в течение длительного времени, никак не проявляя себя. Наличие ВПЧ еще не говорит о предраковом состоянии. Появление этих вирусов в анализах говорит о том, что его количество увеличилось, а это происходит в результате снижения неспецифических защитных функций организма. Поэтому главное, на что стоит обратить внимание на основании такого результата анализа – это на состояние иммунитета, и лучше провести лечение, направленное на его укрепление.


 

Миф № 6: Женщинам в возрасте нет необходимости проверяться на ВПЧ

Правда: На женщин в возрасте 65 лет и старше приходится 25% всех случаев заболевания раком шейки матки и 41% летальных исходов, связанных с этой патологией. Регулярные обследования на вирус папилломы у женщин крайне важны, поскольку ВПЧ может проявляться вновь после многих лет скрытого течения. Анализ целесообразно выполнять каждые три года для женщин в возрасте от 21 до 29 лет, и каждые 3-5 лет в промежутке от 30 до 65 лет.

Миф № 7: Более эффективно делать мазок на тест, чем прививаться от ВПЧ

Правда: Скрининговое исследование позволяет лишь определить наличие мутировавших клеток, составляющих злокачественное новообразование. В то время, как вакцинация является механизмом, позволяющим иммунной системе организма создать специфическую защиту клетки от попадания в неё вируса, вызывающего онкологическое заболевания. Так что определенно лучше не экономить на вакцинации, чем ждать, пока клетки начнут становиться злокачественными.

.

Миф №8: «Если у меня появились генитальные бородавки – это приведёт к раку шейки матки?»

Правда: Не известно, сколько бессонных ночей породил этот миф. На самом деле все не совсем так мрачно. Появление остроконечных кондилом, и развитие рака шейки матки в основе своей имеют заражение вирусом папилломы человека. Однако совершенно разными его штаммами. Таким образом появление остроконечных кондилом крайне редко может иметь причинно-следственную связь с развитием онкологической патологии.

Миф № 9: Чаще всего вирусом папилломы заражаются женщины

Правда: Эпидемиология инфекции ВПЧ, к счастью или сожалению, не имеет чёткой гендерной сруктуры. На ровне с женщинами ВПЧ инфицируютсяи мужчины, и дети. К сожалению, от ВПЧ не застрахован никто.


 

Миф № 10: Если всегда использовать презерватив, то папилломавирусов не подхватишь

Правда: Барьерная контрацепция, безусловно, снижает вероятность заражения ВПЧ и заболеваниями, передающимися половым путем. Однако защищенный секс не является стопроцентной гарантией так как папилломавирус передается через любые контакты слизистых. Также вирус папилломы человека может передаваться при прикосновении, пользовании одними предметами туалета и гигиены. Если папилломы расположены на слизистой губ, то возможна передача папилломавируса через поцелуй. Однако, все вышесказанное не отменяет необходимости пользоваться презервативами!

Миф № 11: Если вы заразились ВПЧ, он будет возвращаться снова и снова

Правда: Совсем не обязательно. Да, на мазках врач скорее всего будет видеть наличие штаммов. Но если вы ведете здоровый образ жизни, как следствие, обладаете хорошим иммунитетом – неспецифические факторы защиты организма будут подавлять развитие как самого вируса в клетках, таки его проявлений.


 

Миф № 12: Достоверных данных, помогает ли вакцинация от ВПЧ, не существует, поэтому можно не прививаться

Правда: Это утверждение правдиво лишь отчасти и базируется на искажённом представлении обывателя и механизме развития специфического иммунитета и вакцинации в целом. В действительности существует более100 штаммов папилломавирусов. К сожалению, полной уверенности в том, что вакцина защитит от всех, действительно нет. Однако прививка на лет 5 защитит вас от наиболее агрессивных штаммов. У абсолютного большинства реципиентов побочных эффектов от вакцины не возникало, да и утверждения о вреде вакцин не имеют под собой хоть сколько-нибудь состоятельной научной базы и доказательств, поэтому, на наш взгляд, лучше все-таки сделать прививку.


 

Вируса папилломы человека ВПЧ

По данным ВОЗ, существует более 100 типов вируса папилломы человека ВПЧ, доказана связь как минимум 14 из них с развитием онкологических заболеваний (рак шейки матки, влагалища, полового члена, ануса, ротоглотки). В 2018 году ВОЗ сообщила о том, что практически в 100% рак шейки матки и плоскоклеточная карцинома ануса связаны с вирусом папилломы человека.

Вирусы папилломы делят на
-онкогенные типы или типы ВПЧ высокого риска
-неонкогенные (низкий риск рака, обычно вызывают остроконечные кондиломы) и респираторный папилломатоз

Особенность этой группы вирусов в том, что они поражают клетки эпителия кожи и слизистых и “наносят вред” в том месте, где произошло проникновение вируса. Инфекция может пройти самостоятельно (без лечения) в течение 2х лет.
Вирус папилломы способен проникать в базальный слой эпителия, где вызывает воспалительные изменения , которые в последующем приводят к изменению “нормальных” клеток сначала на предраковые, а затем на “раковые”.

У кого риск развития рака выше?
1. У тех, кто заразился высокоонкогенными типами ВПЧ (16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59)
2. Одновременное заражение ВПЧ и другими инфекциями, передающимися половым путем (хламидиоз, половой иди простой герпес и другие)
3. Наличие иммунодефицита (ВИЧ-инфекция, особенно при наличии выражено снижения СД4. Рак шейки матки это стадия СПИДа)

Как происходит заражение?
— Любые половые контакты (не обязательно с проникновением)
⁃ Тесный телесный контакт
⁃ В редких случаях происходит передача от матери к ребенку (в родах)

Если у меня выявили ВПЧ, как дальше лечиться и обследоваться?

Обычно если речь идет о появлении остроконечных кондилом, то в 40% случаев они исчезают самостоятельно, либо их удаляют хирургическим путем, иногда применяют местные средства — такие как препараты трихлоруксусной кислоты и имиквимод. Никаких дополнительных лекарственных средств (особенно это касается иммуностимуляторов и т. д. с недоказанной эффективностью). Сам анализ на вирус папилломы следует брать именно с кондиллом.
Если речь идет об обнаружении ВПЧ в мазке с гениталий, необходим анализ на определение высокоонкогенных типов вируса. Также нужно регулярно обследоваться у гинеколога (для женщин это визуальная проверка с использованием трихлоруксусной кислоты и тест по Папаниколау (РАР) и жидкостная цитология), для мужчин — обследование у уролога.

Как защитить себя от ВПЧ?

В России одобрено 2 вакцины:
* Гардасил (защищает от высокоонкогенных 16 и 18 типов, а также от 6 и 11, вызывающих кондиломы ануса и половых органов)
• Церварикс (защищает только от 16 и 18 типов)
• В Европе доступна также 9ти валентная вакцина Гардасил 9 , которая обеспечивает защиту от 6, 11, 16, 18, 31, 33, 45, 52 и 58 типов.
В странах с высоким уровнем дохода, прививка от ВПЧ включена в национальный календарь, обычно вакцинируют подростков как мальчиков, так и девочек в период с 9-14 лет.
Прививаться можно и нужно и в более старшем возрасте (в инструкциях к вакцинам оговаривается возраст до 45 лет. В последнее время в литературе появились данные о возможном “лечебном” применении вакцин от ВПЧ, например, для рецидивирующего кондиломатоза (пока нет убедительных данных об эффективности данного метода лечения инфекции вызванной вирусом папилломы)

К сожалению, в России данная прививка не включена в национальный календарь, но в некоторых регионах существует “региональный календарь”, в рамках которого привить ребенка можно бесплатно. Обязательно уточняйте о наличии такой прививки в детской поликлинике!

Схема вакцинации обычно 0-2-6, для подростков до 13 лет возможна схема 0-6, как показали исследования, при такой схеме вакцинации вырабатывается достаточный иммунитет.

Вакцинация настоятельно рекомендуется ВИЧ-положительным женщинам и мужчинам (особенно, мужчинам, имеющими секс с мужчинами) с 27-45 лет.

Нужно ли прививаться, если обнаружен ВПЧ или ранее вы болели ВПЧ (например лечили остроконечные кондиломы)?

Если человек перенес папиломавирусную инфекцию (обычно определенного типа, это не защищает его от повторного заражения другими типами ВПЧ, а вот вакцина защитит от заражения другими типами. Более того, если вирус уже есть в организме это не влияет на выработку поствакцинальных антител.

Какое обследование необходимо пройти перед вакцнацией от ВПЧ?

Никакого специального обследования не требуется

Безопасность вакцины

Вакцины содержат вирусоподобные частицы, а не вирусы, они не способны вызвать заболевание, а вот выработку защитных антител вызывают в 98-100% случаев!
Переносимость вакцины достаточно хорошая.

Онкогенные вирусы папилломы человека

Реферат

Вирусы папилломы человека (ВПЧ) представляют собой древнюю группу вирусов с небольшими кольцевыми геномами из двухцепочечной ДНК. Они видоспецифичны и обладают строгой тропностью к слизистым и кожным многослойным плоскоклеточным эпителиальным поверхностям хозяина. Было показано, что подгруппа этих вирусов является возбудителем нескольких видов рака человека. Здесь мы рассмотрим биологию, естественную историю, эволюцию и раковую связь онкогенных ВПЧ.

Данная статья является частью тематического выпуска «Онкогенные вирусы человека».

Ключевые слова: ВПЧ, папилломавирус, рак, кератиноцит Кольцевые геномы ДНК размером в основном 7–8 т.п.н. Все папилломавирусы кодируют четыре консервативных коровых белка: E1 и E2 являются факторами репликации [1,2]; а L1 и L2 представляют собой капсидные белки [3,4].Кроме того, онкогенные ВПЧ кодируют дополнительные белки: Е4, Е5, Е6 и Е7 [5–9]. Эти белки модулируют клеточную среду, делая ее более благоприятной для репликации вируса, и важны для уклонения от иммунитета. Геном можно разделить на три области: восходящая регуляторная область (URR) содержит цис-элементы, которые контролируют транскрипцию и репликацию; ранняя область кодирует белки Е1, Е2, Е4, Е5, Е6 и Е7; а поздняя область кодирует структурные белки L1 и L2. Типичный геном альфа-ВПЧ показан на рис.Небольшой геном плотно упакован перекрывающимися открытыми рамками считывания и цис- регуляторными элементами. Транскрипция происходит тремя волнами, которые зависят от статуса дифференцировки клетки-хозяина [10]. Ранняя транскрипция инициируется с ранних промоторов, расположенных непосредственно выше ранней кодирующей области, и заканчивается в раннем сайте полиаденилирования. Промежуточная транскрипция начинается с позднего промотора и транскрибирует высокие уровни белков репликации E1 и E2, но все еще заканчивается на раннем промоторе.Поздняя транскрипция использует как поздний промотор, так и поздний сайт полиаденилирования и приводит к высокому уровню экспрессии белков L1 и L2.

Вирусный геном. Карта генома альфа-ВПЧ. URR (регуляторная область выше по течению) содержит начало репликации (ori). Указаны ранний промотор (PE), поздний промотор (PL) и сайты раннего и позднего полиаденилирования (pAE и pAL).

(b) Обзор инфекционного цикла вируса папилломы человека

ВПЧ инфицируют участки кожи и слизистых оболочек и используют высокоорганизованный процесс обновления тканей в многослойном плоском эпителии.Вирус заражает клетки нижнего, базального слоя эпителия через микроабразию [11] и вызывает длительную персистентную инфекцию в этих клетках. Когда эти инфицированные клетки дифференцируются и перемещаются вверх к поверхности эпителия, индуцируется высокая репликация вируса и экспрессия генов. Вирионы собираются в поверхностных слоях и высвобождаются из эпителия в нагруженные вирусом чешуйки (4). Эта стратегия заражения самообновляющихся клеток обеспечивает долгосрочную персистенцию вируса, в то время как считается, что ограничение высоких уровней вирусных белков более дифференцированными слоями поражения помогает вирусу избежать обнаружения иммунной системой.

Онкогенное прогрессирование инфекции шейки матки. Схема стадий перехода от ВПЧ-инфекции к инвазивному раку шейки матки.

Вирион ВПЧ представляет собой икосаэдрический капсид, собранный из 360 молекул белка L1 [4]. Вирусный геном упакован в капсид L1 в виде мини-хромосомы, собранной с гистонами хозяина [12], и до 72 копий минорного капсидного белка L2 [13]. Считается, что ВПЧ проникают в базальные клетки через трещину в эпителии, обнажающую базальную мембрану [11]. Эта тактика позволяет получить доступ к самообновляющимся клеткам и способствует клеточной пролиферации как части процесса заживления ран, что может способствовать возникновению вирусной инфекции. Вирусный капсид первоначально взаимодействует с протеогликанами сульфата гепарина на базальной мембране, что вызывает конформационные изменения, которые позволяют вирусу связываться с (пока не идентифицированным) вторичным рецептором на поверхности базальных кератиноцитов [14].

Вирион проникает в клетку путем эндоцитоза и транспортируется через эндосомальные пути в транс-систему Гольджи.Вирус не имеет оболочки во время переноса, и только вирусная мини-хромосома в комплексе с L2 проникает в ядро, заключенное в мембранный везикул [15]. Клетка должна подвергнуться митозу и разрушению ядерной оболочки, чтобы позволить комплексу L2-геном получить доступ к ядру [16,17]. Подобно многим другим вирусам, комплекс L2-геном затем наблюдается рядом с ядерными тельцами ND10 [18]. Считается, что эти тела важны для внутренней иммунной защиты, но, как это ни парадоксально, они также являются привлекательными местами для вирусов, чтобы установить свою программу репликации и транскрипции [19]. Вирусы часто реорганизуют компоненты телец ND10, и аналогичным образом белок HPV L2 вытесняет белок Sp100 и рекрутирует Daxx [20], чтобы создать локальную среду, подходящую для инициации вирусной транскрипции и репликации.

Ранние вирусные транскрипты кодируют белки репликации E1 и E2 для поддержки ограниченной амплификации вирусной ДНК [21]. В жизненном цикле вируса есть три фазы репликации: сначала происходит ограниченная амплификация ДНК, когда вирус впервые заражает клетку; затем идет поддерживающая репликация, когда вирусный геном реплицируется с постоянным числом копий в пролиферирующих клетках поражения; и, наконец, существует зависимая от дифференцировки амплификация, когда вирусная ДНК реплицируется до большого числа копий для создания потомства вирионов [22].E2 рекрутирует и загружает геликазу E1 в точку начала репликации вируса, но в остальном вирус использует клеточные белки для синтеза вирусной ДНК [22]. Как ранняя, так и поздняя амплификация вирусной ДНК задействует реакцию на повреждение клеточной ДНК (DDR) [23,24] для поддержки синтеза ДНК. Е2, который подавляет транскрипцию и репликацию вируса, тем самым ограничивая жизненный цикл вируса и поддерживая персистентную инфекцию на низком уровне [2].

E6 и E7 являются онкопротеинами альфа-ВПЧ высокого риска. Эти белки менее консервативны и более специализированы, чем основные белки вируса. Благодаря множеству взаимодействий с клеточными белками они способствуют клеточной пролиферации и инактивируют контрольные точки клеточного цикла, способствуя репликации вируса в дифференцированных клетках [7,8]. E7 вызывает стресс репликации и эпигенетически перепрограммирует клеточные цепи, что приводит к индуцированному онкогенами старению [25], и есть доказательства того, что вирусопосредованная инактивация пути pRb в первую очередь противодействует этому ответу [26].E6 и E7 также нарушают сигнальные пути интерферона и NFkB, позволяя вирусу сохраняться и избегать обнаружения [27]. Существует существенное перекрытие между иммунными сигнальными путями и путями подавления опухоли, что приводит к гипотезе о том, что персистирующие онкогенные вирусы нацеливаются на эти пути в первую очередь для того, чтобы избежать обнаружения иммунной системой, с нежелательным побочным эффектом онкогенной стимуляции [28]. Белок Е5 может способствовать уклонению от иммунного ответа за счет подавления поверхностной экспрессии белков, участвующих в презентации антигена, а также может способствовать пролиферации за счет усиления сигнальных путей EGFR [6].

В верхних слоях инфицированного очага вирусная ДНК амплифицируется до большого числа копий. Эта фаза требует индукции DDR, которая, как считается, задействует факторы репарации, которые вирус может захватить для репликации своей ДНК [23,29]. Белок Е4 также обильно экспрессируется в верхних слоях поражения, где он реорганизует сеть кератиновых филаментов, чтобы облегчить высвобождение и передачу вируса [5]. Высокие уровни L1 и L2 приводят к самосборке капсидов, инкапсулирующих вирусную ДНК.Поверхностные клетки, содержащие массивы вирионов, естественным образом отслаиваются от поверхности эпителия.

2. Эволюция вирусов папилломы человека

(a) Разнообразие и скорость эволюции

На сегодняшний день семейство Papillomaviridae включает 49 родов и более 300 отдельных типов вирусов папилломы человека и животных (http://pave. niaid.nih .gov/). Более 200 типов представляют собой ВПЧ, которые организованы в пять филогенетических родов, названных альфа, бета, гамма, мю и ню, как показано в [30].Папилломавирусы развиваются чрезвычайно медленно, частота мутаций всего в пять раз выше, чем у видов-хозяев [31]; эта скорость уравновешивается относительно быстрым временем генерации папилломавирусов по сравнению с сильно ограниченным характером вирусного генома. Более того, в то время как ВПЧ используют ДНК-полимеразы хозяина для репликации своих геномов, это может включать в себя полимеразы, специализирующиеся на репарации ДНК [29].

Филогенетическое дерево, основанное на нуклеотидной последовательности L1 ВПЧ. Онкогенные альфа-ВПЧ группы 1 показаны красным цветом, а группа 2 — оранжевым.

(b) Диапазон хозяев и адаптация ниши

До недавнего времени считалось, что папилломавирусная инфекция ограничена амниотами (млекопитающие, птицы и рептилии), что указывает на то, что вирус и хозяин эволюционировали совместно более 300 млн лет [32]. Однако недавняя изоляция вируса папилломы рыб (Actinopterygii) продлевает эту временную шкалу еще на 120 млн лет назад [33]. Пять родов вирусов папилломы человека разбросаны по филогенетическому дереву, что указывает на то, что эти линии разошлись до видообразования хозяина Homo sapiens [32].Текущее мнение состоит в том, что папилломавирусы первоначально дивергировались, чтобы воспользоваться новыми экологическими нишами в обширных эпидермисах и эпидермальных придатках позвоночных. Впоследствии вирусы внутри каждого рода продолжали совместно развиваться и адаптироваться к определенной нише своего хозяина [31,32]. Именно это окончательное видообразование и адаптация ниши, часто тропные к уязвимым клеткам, вероятно, привели к возникновению онкогенных ВПЧ.

(c) Таксономия онкогенных вирусов папилломы человека

Специфичность и доброкачественный характер большинства папилломавирусных инфекций свидетельствует о длительной ассоциации вирус-хозяин [32].Хотя большинство папилломавирусов животных было выделено из клинически очевидных поражений, гораздо большая глубина отбора образцов эпителия человека показывает, что большинство папилломавирусов вызывают субклинические или бессимптомные инфекции. Из пяти родов ВПЧ четыре (бета, гамма, мю и ню) содержат только вирусы, поражающие кожный эпителий. Пятый, род альфа, уникален тем, что содержит ВПЧ, тропные как к кожному, так и к слизистому эпителию. Онкогенные ВПЧ являются подмножеством мукозотропных альфа-ВПЧ.12 онкогенных ВПЧ «высокого риска» показаны красным цветом, а возможно/вероятно онкогенные ВПЧ показаны оранжевым цветом. a показывает различные виды рака человека, связанные с инфекцией ВПЧ, а b показывает распределение онкогенных типов ВПЧ, обнаруженных в различных локализациях рака [35].

Статистика рака. ( a ) Заболеваемость раком, ассоциированным с ВПЧ, в США в 2008–2012 гг. (данные Viens et al. . [34]). ( b ) Распределение онкогенных типов ВПЧ при различных видах рака (данные Saraiya et al .[35]). ( c ) Относительная доля случаев рака, связанного с ВПЧ, в зависимости от пола (данные Viens et al . [34]).

(d) Варианты вирусов папилломы человека

Отдельные типы ВПЧ имеют менее 90% идентичности нуклеотидной последовательности в гене L1 по сравнению с любым другим названным типом ВПЧ [36]. Однако вариантные линии имеют от 1 до 10% различий в области L1 [37]. Примечательно, что, хотя эволюция ВПЧ происходит очень медленно, генетический дрейф ВПЧ может использоваться для мониторинга миграции древних человеческих популяций и указывает на то, что разнообразие вариантов внутри типа ВПЧ развивалось на протяжении более 200 000 лет [38].Во многих исследованиях предпринимались попытки выявить онкогенные варианты ВПЧ с наибольшей склонностью вызывать рак; но онкогенез, опосредованный вирусами, представляет собой многогранный процесс, в котором участвуют свойства вирусного онкогена, персистенция вируса и иммунитет хозяина. Крайне важно иметь согласованный метод нумерации геномов и классификации вариантов [37], чтобы огромные наборы данных, полученные с помощью методов секвенирования следующего поколения, и эпидемиологических данных можно было надежно сравнивать и использовать для выявления тонких корреляций, которые могли бы дать важную информацию о многофакторный процесс вирусоопосредованного онкогенеза.

3. Рак, связанный с вирусом папилломы человека

(a) Альфа-вирусы папилломы человека

Более 15% случаев рака у человека можно отнести к инфекционным агентам, и почти треть из них связана с инфицированием ВПЧ [39]. ВПЧ тесно связаны с развитием рака шейки матки, а также рака влагалища, вульвы, анального канала, прямой кишки, полового члена и ротоглотки [34,40]. В монографиях Международного агентства по изучению рака (IARC) 2012 г. по оценке канцерогенных рисков для человека 12 ВПЧ были объявлены канцерогенными (Группа 1), а еще 13 были классифицированы как вероятно или возможно канцерогенные (Группа 2А). и B) на основании ограниченных данных и/или их близкого филогенетического расположения с другими канцерогенными ВПЧ [40].Онкогенные вирусы в каждой категории показаны на филогенетическом дереве в .

(b) Бета-вирусы папилломы человека

Уже давно ведутся споры о том, связаны ли типы ВПЧ из рода бета с кератиноцитарным раком кожи (КК), в частности с плоскоклеточным раком [41,42]. IARC заявило, что, по крайней мере, у лиц с генетическим заболеванием бородавчатой ​​эпидермодисплазии (EV) два типа бета-ВПЧ, возможно, являются канцерогенными (группа 2). Но до сих пор нет достаточных доказательств того, чтобы классифицировать эти вирусы как канцерогенные для нормальных людей [40].Было очень трудно определить, являются ли бета-ВПЧ этиологическим агентом РП, поскольку, в отличие от онкогенных альфа-ВПЧ, они не требуются для поддержания опухолей [41]. Кроме того, они не обнаруживаются интегрированными в опухолевые клетки, и не обнаруживается, что какой-либо преобладающий тип ВПЧ постоянно ассоциируется с KC. Тем не менее, есть некоторые свидетельства того, что бета-ВПЧ может играть роль в инициации канцерогенеза [41].

(c) Как вирусы папилломы человека вызывают рак?

Хотя многие процессы в конечном итоге влияют на персистентную ВПЧ-инфекцию, белки Е6 и Е7 необходимы и достаточны для онкогенеза, опосредованного ВПЧ.Все белки HPV E6 и E7 связываются с множеством клеточных белков, и выделить точные взаимодействия, которые делают белок E6 или E7 онкогенным, было непросто [43-46]. Все папилломавирусы вызывают клеточную пролиферацию в верхних слоях эпителия, способствуя амплификации вирусной ДНК; однако онкогенные ВПЧ также способствуют проникновению в клеточный цикл и инактивируют контрольные точки клеточного цикла в нижних слоях инфицированного эпителия [45]. Возникающая в результате генетическая нестабильность в этих пролиферирующих клетках имеет гораздо более серьезные последствия по сравнению с верхними терминально дифференцированными клетками.Ключевыми функциями онкогенов ВПЧ являются уклонение от иммунного ответа, E7-опосредованная деградация членов семейства pRB, E6-опосредованная деградация белков p53 и PDZ-связывающего домена и E6-опосредованная активация теломеразы [43–46], и они перечислены в . Напротив, белки Е6 и Е7 бета-ВПЧ действуют как кофакторы, ингибируя остановку клеточного цикла и репарацию повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением [53], но они не требуются для поддержания фенотипа опухоли.

Таблица 1.

Основные свойства онкогенов ВПЧ E6 и E7.

0 E6 E6 врожденного иммунного ответа
Hearcene Собственность Ссылка
E7 Эпигенетический перепрограммирование клеток путем расширения KDM6A и KDM6B [25]
Уровень агрализации PRB / E2F Путь PRB Разложение [47] [47]
Индукция DDR в дифференцированных клетках для продвижения вирусной ДНК усиление [48]
ингибирование врожденного иммунного ответа отзыв в [49]
Осращенная защитная деградация P53 [50] [50] [50]
Индукция экспрессии теломеразы [51]
Разложение белков домена PDZ, вовлеченные в полярность клеток , рассмотренные в [52] рассмотрено в [49]

4.Естественное течение папилломавирусной инфекции и прогрессирование рака

(a) Первичная и персистирующая инфекция шейки матки

Онкогенные альфа-ВПЧ передаются половым путем, и около 30% молодых женщин заражаются в течение 24 месяцев после первого полового контакта [54]. ]. Инфекция может привести к легким цитологическим аномалиям шейки матки, но около 90% излечиваются в течение 2 лет [54]. Однако длительная персистирующая инфекция, превышающая этот период времени, подвергает людей высокому риску цервикальной интраэпителиальной неоплазии (CIN).изображает онкогенное прогрессирование от инфекции через стадии CIN 1–3 и, наконец, до инвазивного рака. Подсчитано, что примерно одна треть поражений CIN3 прогрессирует до инвазивного рака в течение 10–20 лет [54].

(b) Иммунная детекция и клиренс

В период персистирующей инфекции не наблюдается очевидной иммунной детекции вируса [55]. Отчасти это связано с самим жизненным циклом вируса, который гарантирует, что высокие уровни вирусной активности возникают только в верхних слоях дифференцированных клеток, которые не подвергаются иммунной защите.ВПЧ также хорошо приспособлены для вмешательства в врожденный иммунный ответ и для задержки адаптивного иммунного ответа [55]. На самом деле, одна из гипотез состоит в том, что онкогены ВПЧ эволюционировали, чтобы уклоняться от внутренней иммунной системы, и что именно эти свойства непреднамеренно способствуют онкогенезу [28]. В какой-то момент во время большинства инфекций ВПЧ клеточно-опосредованная иммунная система предупреждается об инфекции, и это вызывает регрессию инфицированных клеток и поражений [55]. Роль гуморального иммунного ответа при естественной инфекции не ясна; и многие инфицированные люди не сероконвертируют, что делает их уязвимыми для последующего заражения тем же вирусом [54,55].Это контрастирует с чрезвычайно высокими уровнями гуморальных антител и защитой, которые являются результатом иммунизации вакциной против ВПЧ (см. ниже) [56].

(c) Латентность

Обсуждаемый вопрос и тесно связанная с ним тема заключается в том, входят ли ВПЧ в состояние истинной латентности (присутствие вирусной ДНК, но отсутствие экспрессии генов). Трудно обнаружить низкие копии ДНК ВПЧ в персистентно инфицированных нижних слоях инфицированного эпителия с использованием методов in situ [57], не говоря уже о редких стволовых клетках, которые могут содержать латентный ВПЧ.Тем не менее, на животных моделях кроликов есть данные о том, что инфекция PV может стать латентной, без явных признаков инфекции [58,59]. Кроме того, латентные инфекции могут быть реактивированы механическим или клеточным стрессом [59,60]. Если бы эти результаты можно было бы экстраполировать на ВПЧ-инфекцию, они помогли бы объяснить вторую волну ВПЧ-инфекции, которая часто наблюдается у пожилых женщин [54]. Эти инфекции могут быть связаны с реинфекцией (тем же самым типом ВПЧ) у женщин, у которых ранее не было сероконверсии таким образом, чтобы получить защиту, или могут быть связаны с реактивацией латентной инфекции.

(d) Естественное течение инфекций ротоглотки

Связь между ВПЧ-инфекцией и раком головы и шеи (РГШШ) впервые была отмечена более 30 лет назад [61], а эпидемиологические данные продемонстрировали причинно-следственную связь ВПЧ примерно в 25% случаев. эти опухоли [62]. HNSCC охватывает широкий спектр опухолей полости рта, глотки, гортани, носовых ходов, пазух и слюнных желез, но по мере того, как распространенность ассоциации ВПЧ с каждой локализацией стала лучше охарактеризована, ассоциация ВПЧ с раком ротоглотки (OPC) стала более значимой. поднялся до более чем 70% ( и ).Эта ассоциация может отражать восприимчивость эпителия миндалин к инфекции и персистенции ВПЧ [63]. Более того, HPV-положительные OPC становятся более распространенными, чем HPV-отрицательные OPC опухоли [64]. Мужчины особенно восприимчивы к заражению ВПЧ при оральном сексе и медленнее излечиваются от этих приобретенных инфекций ([65,66] c ). Повышенное вагинальное воздействие ВПЧ (измеряемое по количеству сексуальных партнеров) обратно пропорционально риску оральной инфекции ВПЧ у женщин [65,66].Это привело к гипотезе о том, что у женщин с большей вероятностью развивается сильный иммунный ответ в результате воздействия ВПЧ на гениталии, который защищает их от последующей оральной инфекции [65,66].

(e) Множественные инфекции

Многие исследования выявляют наличие нескольких типов ВПЧ в одном и том же анатомическом участке у одного человека [35]. Однако есть убедительные доказательства того, что каждая инфекция является клональной и возникает из-за одной инфицированной клетки [67]. Даже когда множественные инфекции обнаруживаются в одном месте, они связаны с независимыми биологическими инфекциями прилегающих тканей, как указано Quint et al .«Один вирус, одно поражение» [67]. Более того, эпидемиологические исследования показывают, что множественные инфекции не усиливают риск онкогенеза [68].

(f) Клетки, уязвимые для инфекции и онкогенеза

Различные типы ВПЧ обладают тропизмом к разным типам и анатомическим участкам эпителия кожи и слизистых оболочек. Хотя это не совсем понятно, считается, что этот тропизм обусловлен транскрипционной активностью каждого типа ВПЧ в пермиссивных клетках, а не потребностью в специфических рецепторах клеточной поверхности.Все ВПЧ имеют сходный жизненный цикл, который требует установления инфекции в эпителиальной базальной клетке и образования вируса в терминально дифференцированном потомстве инфицированной клетки. Однако ситуация более сложная, и исход инфекции может зависеть от точной природы первоначально инфицированной клетки. Например, в большинстве случаев рак шейки матки возникает из зоны трансформации шейки матки, области шейки матки, где встречаются эктоцервикс и эндоцервикс, и происходит переход клеток от плоскоклеточного к столбчатому эпителию [69].Этот участок может быть уязвимым для инфекции, потому что соединение двух типов эпителия увеличивает доступность пролиферативных базальных клеток. Однако была идентифицирована дискретная популяция предположительно остаточных эмбриональных клеток плоскостолбчатого соединения, которые, как предполагается, являются источником клеток, вызывающих опухоли, связанные с ВПЧ [69,70]. Примечательно, что аналогичные клеточные переходные зоны существуют в ротоглотке и анусе, участки также очень восприимчивы к онкогенезу ВПЧ, и аналогичные клеточные популяции были идентифицированы в аноректальном соединении [70].Точно так же рак ротоглотки, вызванный ВПЧ, обычно возникает из высокоспециализированного ретикулярного эпителия, который выстилает крипты миндалин [64,71]. Этот специализированный эпителий находится в тесном контакте с клетками иммунной системы и является частым местом репликации некоторых вирусов.

Базальные слои многослойного эпителия содержат как стволовые клетки с медленным циклом, так и пролиферирующие транзитно-амплифицирующие (ТА) клетки. ТА-клетки могут делиться как симметрично (с образованием большего количества базальных ТА-клеток), так и асимметрично, когда одна из дочерних клеток проходит процесс дифференцировки и обновления ткани.Заражение базальной клетки ТА может привести к кратковременной инфекции. Фактически, моделирование стохастической динамики базальных клеток предсказывает, что более 80% инфекций могут спонтанно исчезнуть по мере созревания инфицированных клеток [72]. Длительная персистирующая инфекция, скорее всего, требует инфицирования стволовых клеток с медленным циклом. Более того, инфицирование этих клеток с медленным циклом может способствовать латентности [73].

(g) Генетическая предрасположенность к папилломавирусной инфекции

Важность иммунной системы в борьбе с ВПЧ-инфекцией совершенно очевидна у лиц со специфическими иммунодефицитами [74].Лица с синдромом EV, WHIM (бородавки, гипогаммаглобулинемия, инфекции и миелокатексис), дефицитом GATA2 или DOCK8 и другими синдромами очень восприимчивы к патологической инфекции ВПЧ вирусными типами, которые часто протекают бессимптомно или самоограничиваются у нормальных людей [74]. В некоторых случаях эти инфекции могут прогрессировать до аногенитального рака или рака кожи [74]. Последнее наблюдение побудило IARC объявить два типа бета-ВПЧ потенциально канцерогенными (группа 2) в генетическом фоне ЭВ.Лица с анемией Фанкони (ФА) имеют дефекты репарации ДНК и очень восприимчивы к ВПЧ-инфекциям и карциномам в местах, обычно связанных с онкогенезом ВПЧ. Однако многие из этих видов рака являются ВПЧ-отрицательными; кажется, что ВПЧ активирует дефектный путь FA, вызывая большую нестабильность генома и, в конечном итоге, делая клетки более не зависящими от ВПЧ для поддержания фенотипа опухоли [75].

(h) Канцерогенное прогрессирование

Онкогенные E6 и E7 манипулируют многими клеточными путями, чтобы создать среду, поддерживающую жизненный цикл вируса, но инактивация важнейших контрольных точек клеточного цикла приводит к генетической нестабильности, накоплению мутаций в клеточных генах и злокачественному прогрессированию .Мутации, постоянно обнаруживаемые при всех видах рака, связанных с ВПЧ, отсутствуют, но часто встречаются мутации в пути PI3K, а также в рецепторных тирозинкиназах и генах, связанных с дифференцировкой кератиноцитов и иммунным ответом [76–78].

Вирусный геном в большинстве, хотя и не во всех, раковых заболеваниях, связанных с ВПЧ, интегрирован в геном хозяина. Интеграция может нарушить экспрессию E2-опосредованного вирусного гена, тем самым способствуя нестабильности генома за счет нарушения регуляции экспрессии генов E6/E7.E6/E7 также экспрессируются из интегрированных геномов в виде транскрипта слияния вируса и клетки, который часто более стабилен, чем вирусная мРНК [79]. Существует также мощный отбор эпигенетических событий, которые способствуют экспрессии E6/E7 [80,81]. Интеграция считается непреднамеренным событием, но ВПЧ реплицируются рядом с областями ДНК хозяина, подвергающимися стрессу репликации (хрупкие сайты), и это может способствовать интеграции в эти локусы [82].

(i) Многофакторная природа персистенции и онкогенеза вируса папилломы человека

Заражение онкогенным ВПЧ само по себе не подвергает людей высокому риску развития рака, поскольку у большинства людей инфекция проходит в течение 1–2 лет.Однако долгосрочная персистенция инфекции является ключом к развитию рака, опосредованного ВПЧ [83]. Персистенция и онкогенез являются кумулятивным результатом многих факторов, перечисленных здесь: инфицированные клетки со свойствами, подобными стволовым клеткам, могут быть необходимы для поддержания долгоживущей инфекции; вирус должен установить персистентную инфекцию перед лицом внутренних противовирусных факторов; геном ВПЧ должен быть способен к надежной долгосрочной репликации; онкогенам вируса необходимо инактивировать клеточные контрольные точки; вирус должен уклоняться от клеточно-опосредованной иммунной системы, которая могла бы распознать и устранить инфекцию; стохастические генетические и эпигенетические события могут привести к нарушению регуляции экспрессии Е6/Е7 и/или интеграции вируса; и инфицированные клетки могут приобрести свойства, которые приводят к инвазивному раку.Положительным моментом является то, что многими из этих шагов можно манипулировать, чтобы вмешаться в инфекционный процесс.

5. Терапия

Вакцины против ВПЧ оказались чрезвычайно успешными как с научной, так и с клинической точки зрения, и в настоящее время существует вакцина, защищающая от девяти наиболее распространенных ВПЧ, связанных с раком и остроконечными кондиломами [56,84]. Однако в некоторых странах внедрение было медленным, а современные вакцины дороги и их трудно распространять в развивающихся странах.Для уже инфицированных людей тест мазка Папаниколау, введенный в 1941 году, оказался очень успешным для скрининга хирургически излечимых поражений шейки матки, связанных с ВПЧ, но эквивалентного теста для OPC не существует из-за недоступности места заражения. Существует ряд потенциальных терапевтических мишеней для ВПЧ-инфекции. Большинство инфекций естественным образом устраняются с помощью клеточно-опосредованного иммунитета, поэтому терапевтические вакцины или другие иммуномодулирующие вмешательства имеют большой потенциал [77]. Эффективное разделение вирусного генома необходимо для персистирующей инфекции, и нарушение этого процесса может «вылечить» геномы и разрешить ранние поражения.ВПЧ манипулирует эпигенетической модификацией хроматина хозяина [25], а встроенная вирусная ДНК регулируется хроматином и модификациями ДНК [80,81], поэтому быстро расширяющаяся область фармакологической модуляции эпигеномов [85] может иметь большие преимущества при заболеваниях, связанных с ВПЧ. . Несмотря на накопление клеточных мутаций при раке, связанном с ВПЧ, клетки остаются «зависимыми» и зависимыми от постоянной экспрессии вирусных онкогенов, обеспечивая еще одну ахиллесову пяту [44]. Сильная поддержка этих основных областей исследований обеспечит дальнейшее понимание терапевтических вмешательств при заболеваниях, связанных с ВПЧ.

Онкогенные вирусы папилломы человека

Abstract

Вирусы папилломы человека (ВПЧ) представляют собой древнюю группу вирусов с небольшими двухцепочечными кольцевыми геномами ДНК. Они видоспецифичны и обладают строгой тропностью к слизистым и кожным многослойным плоскоклеточным эпителиальным поверхностям хозяина. Было показано, что подгруппа этих вирусов является возбудителем нескольких видов рака человека. Здесь мы рассмотрим биологию, естественную историю, эволюцию и раковую связь онкогенных ВПЧ.

Данная статья является частью тематического выпуска «Онкогенные вирусы человека».

Ключевые слова: ВПЧ, папилломавирус, рак, кератиноцит Кольцевые геномы ДНК размером в основном 7–8 т.п.н. Все папилломавирусы кодируют четыре консервативных коровых белка: E1 и E2 являются факторами репликации [1,2]; а L1 и L2 представляют собой капсидные белки [3,4].Кроме того, онкогенные ВПЧ кодируют дополнительные белки: Е4, Е5, Е6 и Е7 [5–9]. Эти белки модулируют клеточную среду, делая ее более благоприятной для репликации вируса, и важны для уклонения от иммунитета. Геном можно разделить на три области: восходящая регуляторная область (URR) содержит цис-элементы, которые контролируют транскрипцию и репликацию; ранняя область кодирует белки Е1, Е2, Е4, Е5, Е6 и Е7; а поздняя область кодирует структурные белки L1 и L2. Типичный геном альфа-ВПЧ показан на рис.Небольшой геном плотно упакован перекрывающимися открытыми рамками считывания и цис- регуляторными элементами. Транскрипция происходит тремя волнами, которые зависят от статуса дифференцировки клетки-хозяина [10]. Ранняя транскрипция инициируется с ранних промоторов, расположенных непосредственно выше ранней кодирующей области, и заканчивается в раннем сайте полиаденилирования. Промежуточная транскрипция начинается с позднего промотора и транскрибирует высокие уровни белков репликации E1 и E2, но все еще заканчивается на раннем промоторе.Поздняя транскрипция использует как поздний промотор, так и поздний сайт полиаденилирования и приводит к высокому уровню экспрессии белков L1 и L2.

Вирусный геном. Карта генома альфа-ВПЧ. URR (регуляторная область выше по течению) содержит начало репликации (ori). Указаны ранний промотор (PE), поздний промотор (PL) и сайты раннего и позднего полиаденилирования (pAE и pAL).

(b) Обзор инфекционного цикла вируса папилломы человека

ВПЧ инфицируют участки кожи и слизистых оболочек и используют высокоорганизованный процесс обновления тканей в многослойном плоском эпителии.Вирус заражает клетки нижнего, базального слоя эпителия через микроабразию [11] и вызывает длительную персистентную инфекцию в этих клетках. Когда эти инфицированные клетки дифференцируются и перемещаются вверх к поверхности эпителия, индуцируется высокая репликация вируса и экспрессия генов. Вирионы собираются в поверхностных слоях и высвобождаются из эпителия в нагруженные вирусом чешуйки (4). Эта стратегия заражения самообновляющихся клеток обеспечивает долгосрочную персистенцию вируса, в то время как считается, что ограничение высоких уровней вирусных белков более дифференцированными слоями поражения помогает вирусу избежать обнаружения иммунной системой.

Онкогенное прогрессирование инфекции шейки матки. Схема стадий перехода от ВПЧ-инфекции к инвазивному раку шейки матки.

Вирион ВПЧ представляет собой икосаэдрический капсид, собранный из 360 молекул белка L1 [4]. Вирусный геном упакован в капсид L1 в виде мини-хромосомы, собранной с гистонами хозяина [12], и до 72 копий минорного капсидного белка L2 [13]. Считается, что ВПЧ проникают в базальные клетки через трещину в эпителии, обнажающую базальную мембрану [11].Эта тактика позволяет получить доступ к самообновляющимся клеткам и способствует клеточной пролиферации как части процесса заживления ран, что может способствовать возникновению вирусной инфекции. Вирусный капсид первоначально взаимодействует с протеогликанами сульфата гепарина на базальной мембране, что вызывает конформационные изменения, которые позволяют вирусу связываться с (пока не идентифицированным) вторичным рецептором на поверхности базальных кератиноцитов [14].

Вирион проникает в клетку путем эндоцитоза и транспортируется через эндосомальные пути в транс-систему Гольджи.Вирус не имеет оболочки во время переноса, и только вирусная мини-хромосома в комплексе с L2 проникает в ядро, заключенное в мембранный везикул [15]. Клетка должна подвергнуться митозу и разрушению ядерной оболочки, чтобы позволить комплексу L2-геном получить доступ к ядру [16,17]. Подобно многим другим вирусам, комплекс L2-геном затем наблюдается рядом с ядерными тельцами ND10 [18]. Считается, что эти тела важны для внутренней иммунной защиты, но, как это ни парадоксально, они также являются привлекательными местами для вирусов, чтобы установить свою программу репликации и транскрипции [19].Вирусы часто реорганизуют компоненты телец ND10, и аналогичным образом белок HPV L2 вытесняет белок Sp100 и рекрутирует Daxx [20], чтобы создать локальную среду, подходящую для инициации вирусной транскрипции и репликации.

Ранние вирусные транскрипты кодируют белки репликации E1 и E2 для поддержки ограниченной амплификации вирусной ДНК [21]. В жизненном цикле вируса есть три фазы репликации: сначала происходит ограниченная амплификация ДНК, когда вирус впервые заражает клетку; затем идет поддерживающая репликация, когда вирусный геном реплицируется с постоянным числом копий в пролиферирующих клетках поражения; и, наконец, существует зависимая от дифференцировки амплификация, когда вирусная ДНК реплицируется до большого числа копий для создания потомства вирионов [22].E2 рекрутирует и загружает геликазу E1 в точку начала репликации вируса, но в остальном вирус использует клеточные белки для синтеза вирусной ДНК [22]. Как ранняя, так и поздняя амплификация вирусной ДНК задействует реакцию на повреждение клеточной ДНК (DDR) [23,24] для поддержки синтеза ДНК. Во время поддерживающей фазы репликации белок E2 обеспечивает эффективное разделение вирусных геномов с низким числом копий на дочерние клетки, привязывая их к хроматину хозяина [22]. Для этого E2 содержит как ДНК-связывающий домен, который взаимодействует с консервативными сайтами (E2BS) в вирусном геноме, так и «трансактивационный» домен, который взаимодействует с хроматином хозяина [2].Примечательно, что этот механизм связывания является общим для других онкогенных вирусов с внехромосомными геномами и имеет решающее значение для персистирующей инфекции [22]. Е2 также является основным регулятором транскрипции вируса [2]. В регуляторной области URR онкогенных альфа-ВПЧ имеется четыре высококонсервативных E2BS, которые необходимы как для функций репликации, так и для транскрипции E2. Е2 либо активирует, либо, что чаще, репрессирует вирусную транскрипцию [2].Е2, который подавляет транскрипцию и репликацию вируса, тем самым ограничивая жизненный цикл вируса и поддерживая персистентную инфекцию на низком уровне [2].

E6 и E7 являются онкопротеинами альфа-ВПЧ высокого риска. Эти белки менее консервативны и более специализированы, чем основные белки вируса. Благодаря множеству взаимодействий с клеточными белками они способствуют клеточной пролиферации и инактивируют контрольные точки клеточного цикла, способствуя репликации вируса в дифференцированных клетках [7,8]. E7 вызывает стресс репликации и эпигенетически перепрограммирует клеточные цепи, что приводит к индуцированному онкогенами старению [25], и есть доказательства того, что вирусопосредованная инактивация пути pRb в первую очередь противодействует этому ответу [26].E6 и E7 также нарушают сигнальные пути интерферона и NFkB, позволяя вирусу сохраняться и избегать обнаружения [27]. Существует существенное перекрытие между иммунными сигнальными путями и путями подавления опухоли, что приводит к гипотезе о том, что персистирующие онкогенные вирусы нацеливаются на эти пути в первую очередь для того, чтобы избежать обнаружения иммунной системой, с нежелательным побочным эффектом онкогенной стимуляции [28]. Белок Е5 может способствовать уклонению от иммунного ответа за счет подавления поверхностной экспрессии белков, участвующих в презентации антигена, а также может способствовать пролиферации за счет усиления сигнальных путей EGFR [6].

В верхних слоях инфицированного очага вирусная ДНК амплифицируется до большого числа копий. Эта фаза требует индукции DDR, которая, как считается, задействует факторы репарации, которые вирус может захватить для репликации своей ДНК [23,29]. Белок Е4 также обильно экспрессируется в верхних слоях поражения, где он реорганизует сеть кератиновых филаментов, чтобы облегчить высвобождение и передачу вируса [5]. Высокие уровни L1 и L2 приводят к самосборке капсидов, инкапсулирующих вирусную ДНК.Поверхностные клетки, содержащие массивы вирионов, естественным образом отслаиваются от поверхности эпителия.

2. Эволюция вирусов папилломы человека

(a) Разнообразие и скорость эволюции

На сегодняшний день семейство Papillomaviridae включает 49 родов и более 300 отдельных типов вирусов папилломы человека и животных (http://pave.niaid.nih .gov/). Более 200 типов представляют собой ВПЧ, которые организованы в пять филогенетических родов, названных альфа, бета, гамма, мю и ню, как показано в [30].Папилломавирусы развиваются чрезвычайно медленно, частота мутаций всего в пять раз выше, чем у видов-хозяев [31]; эта скорость уравновешивается относительно быстрым временем генерации папилломавирусов по сравнению с сильно ограниченным характером вирусного генома. Более того, в то время как ВПЧ используют ДНК-полимеразы хозяина для репликации своих геномов, это может включать в себя полимеразы, специализирующиеся на репарации ДНК [29].

Филогенетическое дерево, основанное на нуклеотидной последовательности L1 ВПЧ. Онкогенные альфа-ВПЧ группы 1 показаны красным цветом, а группа 2 — оранжевым.

(b) Диапазон хозяев и адаптация ниши

До недавнего времени считалось, что папилломавирусная инфекция ограничена амниотами (млекопитающие, птицы и рептилии), что указывает на то, что вирус и хозяин эволюционировали совместно более 300 млн лет [32]. Однако недавняя изоляция вируса папилломы рыб (Actinopterygii) продлевает эту временную шкалу еще на 120 млн лет назад [33]. Пять родов вирусов папилломы человека разбросаны по филогенетическому дереву, что указывает на то, что эти линии разошлись до видообразования хозяина Homo sapiens [32].Текущее мнение состоит в том, что папилломавирусы первоначально дивергировались, чтобы воспользоваться новыми экологическими нишами в обширных эпидермисах и эпидермальных придатках позвоночных. Впоследствии вирусы внутри каждого рода продолжали совместно развиваться и адаптироваться к определенной нише своего хозяина [31,32]. Именно это окончательное видообразование и адаптация ниши, часто тропные к уязвимым клеткам, вероятно, привели к возникновению онкогенных ВПЧ.

(c) Таксономия онкогенных вирусов папилломы человека

Специфичность и доброкачественный характер большинства папилломавирусных инфекций свидетельствует о длительной ассоциации вирус-хозяин [32].Хотя большинство папилломавирусов животных было выделено из клинически очевидных поражений, гораздо большая глубина отбора образцов эпителия человека показывает, что большинство папилломавирусов вызывают субклинические или бессимптомные инфекции. Из пяти родов ВПЧ четыре (бета, гамма, мю и ню) содержат только вирусы, поражающие кожный эпителий. Пятый, род альфа, уникален тем, что содержит ВПЧ, тропные как к кожному, так и к слизистому эпителию. Онкогенные ВПЧ являются подмножеством мукозотропных альфа-ВПЧ.12 онкогенных ВПЧ «высокого риска» показаны красным цветом, а возможно/вероятно онкогенные ВПЧ показаны оранжевым цветом. a показывает различные виды рака человека, связанные с инфекцией ВПЧ, а b показывает распределение онкогенных типов ВПЧ, обнаруженных в различных локализациях рака [35].

Статистика рака. ( a ) Заболеваемость раком, ассоциированным с ВПЧ, в США в 2008–2012 гг. (данные Viens et al. . [34]). ( b ) Распределение онкогенных типов ВПЧ при различных видах рака (данные Saraiya et al .[35]). ( c ) Относительная доля случаев рака, связанного с ВПЧ, в зависимости от пола (данные Viens et al . [34]).

(d) Варианты вирусов папилломы человека

Отдельные типы ВПЧ имеют менее 90% идентичности нуклеотидной последовательности в гене L1 по сравнению с любым другим названным типом ВПЧ [36]. Однако вариантные линии имеют от 1 до 10% различий в области L1 [37]. Примечательно, что, хотя эволюция ВПЧ происходит очень медленно, генетический дрейф ВПЧ может использоваться для мониторинга миграции древних человеческих популяций и указывает на то, что разнообразие вариантов внутри типа ВПЧ развивалось на протяжении более 200 000 лет [38].Во многих исследованиях предпринимались попытки выявить онкогенные варианты ВПЧ с наибольшей склонностью вызывать рак; но онкогенез, опосредованный вирусами, представляет собой многогранный процесс, в котором участвуют свойства вирусного онкогена, персистенция вируса и иммунитет хозяина. Крайне важно иметь согласованный метод нумерации геномов и классификации вариантов [37], чтобы огромные наборы данных, полученные с помощью методов секвенирования следующего поколения, и эпидемиологических данных можно было надежно сравнивать и использовать для выявления тонких корреляций, которые могли бы дать важную информацию о многофакторный процесс вирусоопосредованного онкогенеза.

3. Рак, связанный с вирусом папилломы человека

(a) Альфа-вирусы папилломы человека

Более 15% случаев рака у человека можно отнести к инфекционным агентам, и почти треть из них связана с инфицированием ВПЧ [39]. ВПЧ тесно связаны с развитием рака шейки матки, а также рака влагалища, вульвы, анального канала, прямой кишки, полового члена и ротоглотки [34,40]. В монографиях Международного агентства по изучению рака (IARC) 2012 г. по оценке канцерогенных рисков для человека 12 ВПЧ были объявлены канцерогенными (Группа 1), а еще 13 были классифицированы как вероятно или возможно канцерогенные (Группа 2А). и B) на основании ограниченных данных и/или их близкого филогенетического расположения с другими канцерогенными ВПЧ [40].Онкогенные вирусы в каждой категории показаны на филогенетическом дереве в .

(b) Бета-вирусы папилломы человека

Уже давно ведутся споры о том, связаны ли типы ВПЧ из рода бета с кератиноцитарным раком кожи (КК), в частности с плоскоклеточным раком [41,42]. IARC заявило, что, по крайней мере, у лиц с генетическим заболеванием бородавчатой ​​эпидермодисплазии (EV) два типа бета-ВПЧ, возможно, являются канцерогенными (группа 2). Но до сих пор нет достаточных доказательств того, чтобы классифицировать эти вирусы как канцерогенные для нормальных людей [40].Было очень трудно определить, являются ли бета-ВПЧ этиологическим агентом РП, поскольку, в отличие от онкогенных альфа-ВПЧ, они не требуются для поддержания опухолей [41]. Кроме того, они не обнаруживаются интегрированными в опухолевые клетки, и не обнаруживается, что какой-либо преобладающий тип ВПЧ постоянно ассоциируется с KC. Тем не менее, есть некоторые свидетельства того, что бета-ВПЧ может играть роль в инициации канцерогенеза [41].

(c) Как вирусы папилломы человека вызывают рак?

Хотя многие процессы в конечном итоге влияют на персистентную ВПЧ-инфекцию, белки Е6 и Е7 необходимы и достаточны для онкогенеза, опосредованного ВПЧ.Все белки HPV E6 и E7 связываются с множеством клеточных белков, и выделить точные взаимодействия, которые делают белок E6 или E7 онкогенным, было непросто [43-46]. Все папилломавирусы вызывают клеточную пролиферацию в верхних слоях эпителия, способствуя амплификации вирусной ДНК; однако онкогенные ВПЧ также способствуют проникновению в клеточный цикл и инактивируют контрольные точки клеточного цикла в нижних слоях инфицированного эпителия [45]. Возникающая в результате генетическая нестабильность в этих пролиферирующих клетках имеет гораздо более серьезные последствия по сравнению с верхними терминально дифференцированными клетками.Ключевыми функциями онкогенов ВПЧ являются уклонение от иммунного ответа, E7-опосредованная деградация членов семейства pRB, E6-опосредованная деградация белков p53 и PDZ-связывающего домена и E6-опосредованная активация теломеразы [43–46], и они перечислены в . Напротив, белки Е6 и Е7 бета-ВПЧ действуют как кофакторы, ингибируя остановку клеточного цикла и репарацию повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением [53], но они не требуются для поддержания фенотипа опухоли.

Таблица 1.

Основные свойства онкогенов ВПЧ E6 и E7.

0 E6 E6 врожденного иммунного ответа
Hearcene Собственность Ссылка
E7 Эпигенетический перепрограммирование клеток путем расширения KDM6A и KDM6B [25]
Уровень агрализации PRB / E2F Путь PRB Разложение [47] [47]
Индукция DDR в дифференцированных клетках для продвижения вирусной ДНК усиление [48]
ингибирование врожденного иммунного ответа отзыв в [49]
Осращенная защитная деградация P53 [50] [50] [50]
Индукция экспрессии теломеразы [51]
Разложение белков домена PDZ, вовлеченные в полярность клеток , рассмотренные в [52] рассмотрено в [49]

4.Естественное течение папилломавирусной инфекции и прогрессирование рака

(a) Первичная и персистирующая инфекция шейки матки

Онкогенные альфа-ВПЧ передаются половым путем, и около 30% молодых женщин заражаются в течение 24 месяцев после первого полового контакта [54]. ]. Инфекция может привести к легким цитологическим аномалиям шейки матки, но около 90% излечиваются в течение 2 лет [54]. Однако длительная персистирующая инфекция, превышающая этот период времени, подвергает людей высокому риску цервикальной интраэпителиальной неоплазии (CIN).изображает онкогенное прогрессирование от инфекции через стадии CIN 1–3 и, наконец, до инвазивного рака. Подсчитано, что примерно одна треть поражений CIN3 прогрессирует до инвазивного рака в течение 10–20 лет [54].

(b) Иммунная детекция и клиренс

В период персистирующей инфекции не наблюдается очевидной иммунной детекции вируса [55]. Отчасти это связано с самим жизненным циклом вируса, который гарантирует, что высокие уровни вирусной активности возникают только в верхних слоях дифференцированных клеток, которые не подвергаются иммунной защите.ВПЧ также хорошо приспособлены для вмешательства в врожденный иммунный ответ и для задержки адаптивного иммунного ответа [55]. На самом деле, одна из гипотез состоит в том, что онкогены ВПЧ эволюционировали, чтобы уклоняться от внутренней иммунной системы, и что именно эти свойства непреднамеренно способствуют онкогенезу [28]. В какой-то момент во время большинства инфекций ВПЧ клеточно-опосредованная иммунная система предупреждается об инфекции, и это вызывает регрессию инфицированных клеток и поражений [55]. Роль гуморального иммунного ответа при естественной инфекции не ясна; и многие инфицированные люди не сероконвертируют, что делает их уязвимыми для последующего заражения тем же вирусом [54,55].Это контрастирует с чрезвычайно высокими уровнями гуморальных антител и защитой, которые являются результатом иммунизации вакциной против ВПЧ (см. ниже) [56].

(c) Латентность

Обсуждаемый вопрос и тесно связанная с ним тема заключается в том, входят ли ВПЧ в состояние истинной латентности (присутствие вирусной ДНК, но отсутствие экспрессии генов). Трудно обнаружить низкие копии ДНК ВПЧ в персистентно инфицированных нижних слоях инфицированного эпителия с использованием методов in situ [57], не говоря уже о редких стволовых клетках, которые могут содержать латентный ВПЧ.Тем не менее, на животных моделях кроликов есть данные о том, что инфекция PV может стать латентной, без явных признаков инфекции [58,59]. Кроме того, латентные инфекции могут быть реактивированы механическим или клеточным стрессом [59,60]. Если бы эти результаты можно было бы экстраполировать на ВПЧ-инфекцию, они помогли бы объяснить вторую волну ВПЧ-инфекции, которая часто наблюдается у пожилых женщин [54]. Эти инфекции могут быть связаны с реинфекцией (тем же самым типом ВПЧ) у женщин, у которых ранее не было сероконверсии таким образом, чтобы получить защиту, или могут быть связаны с реактивацией латентной инфекции.

(d) Естественное течение инфекций ротоглотки

Связь между ВПЧ-инфекцией и раком головы и шеи (РГШШ) впервые была отмечена более 30 лет назад [61], а эпидемиологические данные продемонстрировали причинно-следственную связь ВПЧ примерно в 25% случаев. эти опухоли [62]. HNSCC охватывает широкий спектр опухолей полости рта, глотки, гортани, носовых ходов, пазух и слюнных желез, но по мере того, как распространенность ассоциации ВПЧ с каждой локализацией стала лучше охарактеризована, ассоциация ВПЧ с раком ротоглотки (OPC) стала более значимой. поднялся до более чем 70% ( и ).Эта ассоциация может отражать восприимчивость эпителия миндалин к инфекции и персистенции ВПЧ [63]. Более того, HPV-положительные OPC становятся более распространенными, чем HPV-отрицательные OPC опухоли [64]. Мужчины особенно восприимчивы к заражению ВПЧ при оральном сексе и медленнее излечиваются от этих приобретенных инфекций ([65,66] c ). Повышенное вагинальное воздействие ВПЧ (измеряемое по количеству сексуальных партнеров) обратно пропорционально риску оральной инфекции ВПЧ у женщин [65,66].Это привело к гипотезе о том, что у женщин с большей вероятностью развивается сильный иммунный ответ в результате воздействия ВПЧ на гениталии, который защищает их от последующей оральной инфекции [65,66].

(e) Множественные инфекции

Многие исследования выявляют наличие нескольких типов ВПЧ в одном и том же анатомическом участке у одного человека [35]. Однако есть убедительные доказательства того, что каждая инфекция является клональной и возникает из-за одной инфицированной клетки [67]. Даже когда множественные инфекции обнаруживаются в одном месте, они связаны с независимыми биологическими инфекциями прилегающих тканей, как указано Quint et al .«Один вирус, одно поражение» [67]. Более того, эпидемиологические исследования показывают, что множественные инфекции не усиливают риск онкогенеза [68].

(f) Клетки, уязвимые для инфекции и онкогенеза

Различные типы ВПЧ обладают тропизмом к разным типам и анатомическим участкам эпителия кожи и слизистых оболочек. Хотя это не совсем понятно, считается, что этот тропизм обусловлен транскрипционной активностью каждого типа ВПЧ в пермиссивных клетках, а не потребностью в специфических рецепторах клеточной поверхности.Все ВПЧ имеют сходный жизненный цикл, который требует установления инфекции в эпителиальной базальной клетке и образования вируса в терминально дифференцированном потомстве инфицированной клетки. Однако ситуация более сложная, и исход инфекции может зависеть от точной природы первоначально инфицированной клетки. Например, в большинстве случаев рак шейки матки возникает из зоны трансформации шейки матки, области шейки матки, где встречаются эктоцервикс и эндоцервикс, и происходит переход клеток от плоскоклеточного к столбчатому эпителию [69].Этот участок может быть уязвимым для инфекции, потому что соединение двух типов эпителия увеличивает доступность пролиферативных базальных клеток. Однако была идентифицирована дискретная популяция предположительно остаточных эмбриональных клеток плоскостолбчатого соединения, которые, как предполагается, являются источником клеток, вызывающих опухоли, связанные с ВПЧ [69,70]. Примечательно, что аналогичные клеточные переходные зоны существуют в ротоглотке и анусе, участки также очень восприимчивы к онкогенезу ВПЧ, и аналогичные клеточные популяции были идентифицированы в аноректальном соединении [70].Точно так же рак ротоглотки, вызванный ВПЧ, обычно возникает из высокоспециализированного ретикулярного эпителия, который выстилает крипты миндалин [64,71]. Этот специализированный эпителий находится в тесном контакте с клетками иммунной системы и является частым местом репликации некоторых вирусов.

Базальные слои многослойного эпителия содержат как стволовые клетки с медленным циклом, так и пролиферирующие транзитно-амплифицирующие (ТА) клетки. ТА-клетки могут делиться как симметрично (с образованием большего количества базальных ТА-клеток), так и асимметрично, когда одна из дочерних клеток проходит процесс дифференцировки и обновления ткани.Заражение базальной клетки ТА может привести к кратковременной инфекции. Фактически, моделирование стохастической динамики базальных клеток предсказывает, что более 80% инфекций могут спонтанно исчезнуть по мере созревания инфицированных клеток [72]. Длительная персистирующая инфекция, скорее всего, требует инфицирования стволовых клеток с медленным циклом. Более того, инфицирование этих клеток с медленным циклом может способствовать латентности [73].

(g) Генетическая предрасположенность к папилломавирусной инфекции

Важность иммунной системы в борьбе с ВПЧ-инфекцией совершенно очевидна у лиц со специфическими иммунодефицитами [74].Лица с синдромом EV, WHIM (бородавки, гипогаммаглобулинемия, инфекции и миелокатексис), дефицитом GATA2 или DOCK8 и другими синдромами очень восприимчивы к патологической инфекции ВПЧ вирусными типами, которые часто протекают бессимптомно или самоограничиваются у нормальных людей [74]. В некоторых случаях эти инфекции могут прогрессировать до аногенитального рака или рака кожи [74]. Последнее наблюдение побудило IARC объявить два типа бета-ВПЧ потенциально канцерогенными (группа 2) в генетическом фоне ЭВ.Лица с анемией Фанкони (ФА) имеют дефекты репарации ДНК и очень восприимчивы к ВПЧ-инфекциям и карциномам в местах, обычно связанных с онкогенезом ВПЧ. Однако многие из этих видов рака являются ВПЧ-отрицательными; кажется, что ВПЧ активирует дефектный путь FA, вызывая большую нестабильность генома и, в конечном итоге, делая клетки более не зависящими от ВПЧ для поддержания фенотипа опухоли [75].

(h) Канцерогенное прогрессирование

Онкогенные E6 и E7 манипулируют многими клеточными путями, чтобы создать среду, поддерживающую жизненный цикл вируса, но инактивация важнейших контрольных точек клеточного цикла приводит к генетической нестабильности, накоплению мутаций в клеточных генах и злокачественному прогрессированию .Мутации, постоянно обнаруживаемые при всех видах рака, связанных с ВПЧ, отсутствуют, но часто встречаются мутации в пути PI3K, а также в рецепторных тирозинкиназах и генах, связанных с дифференцировкой кератиноцитов и иммунным ответом [76–78].

Вирусный геном в большинстве, хотя и не во всех, раковых заболеваниях, связанных с ВПЧ, интегрирован в геном хозяина. Интеграция может нарушить экспрессию E2-опосредованного вирусного гена, тем самым способствуя нестабильности генома за счет нарушения регуляции экспрессии генов E6/E7.E6/E7 также экспрессируются из интегрированных геномов в виде транскрипта слияния вируса и клетки, который часто более стабилен, чем вирусная мРНК [79]. Существует также мощный отбор эпигенетических событий, которые способствуют экспрессии E6/E7 [80,81]. Интеграция считается непреднамеренным событием, но ВПЧ реплицируются рядом с областями ДНК хозяина, подвергающимися стрессу репликации (хрупкие сайты), и это может способствовать интеграции в эти локусы [82].

(i) Многофакторная природа персистенции и онкогенеза вируса папилломы человека

Заражение онкогенным ВПЧ само по себе не подвергает людей высокому риску развития рака, поскольку у большинства людей инфекция проходит в течение 1–2 лет.Однако долгосрочная персистенция инфекции является ключом к развитию рака, опосредованного ВПЧ [83]. Персистенция и онкогенез являются кумулятивным результатом многих факторов, перечисленных здесь: инфицированные клетки со свойствами, подобными стволовым клеткам, могут быть необходимы для поддержания долгоживущей инфекции; вирус должен установить персистентную инфекцию перед лицом внутренних противовирусных факторов; геном ВПЧ должен быть способен к надежной долгосрочной репликации; онкогенам вируса необходимо инактивировать клеточные контрольные точки; вирус должен уклоняться от клеточно-опосредованной иммунной системы, которая могла бы распознать и устранить инфекцию; стохастические генетические и эпигенетические события могут привести к нарушению регуляции экспрессии Е6/Е7 и/или интеграции вируса; и инфицированные клетки могут приобрести свойства, которые приводят к инвазивному раку.Положительным моментом является то, что многими из этих шагов можно манипулировать, чтобы вмешаться в инфекционный процесс.

5. Терапия

Вакцины против ВПЧ оказались чрезвычайно успешными как с научной, так и с клинической точки зрения, и в настоящее время существует вакцина, защищающая от девяти наиболее распространенных ВПЧ, связанных с раком и остроконечными кондиломами [56,84]. Однако в некоторых странах внедрение было медленным, а современные вакцины дороги и их трудно распространять в развивающихся странах.Для уже инфицированных людей тест мазка Папаниколау, введенный в 1941 году, оказался очень успешным для скрининга хирургически излечимых поражений шейки матки, связанных с ВПЧ, но эквивалентного теста для OPC не существует из-за недоступности места заражения. Существует ряд потенциальных терапевтических мишеней для ВПЧ-инфекции. Большинство инфекций естественным образом устраняются с помощью клеточно-опосредованного иммунитета, поэтому терапевтические вакцины или другие иммуномодулирующие вмешательства имеют большой потенциал [77]. Эффективное разделение вирусного генома необходимо для персистирующей инфекции, и нарушение этого процесса может «вылечить» геномы и разрешить ранние поражения.ВПЧ манипулирует эпигенетической модификацией хроматина хозяина [25], а встроенная вирусная ДНК регулируется хроматином и модификациями ДНК [80,81], поэтому быстро расширяющаяся область фармакологической модуляции эпигеномов [85] может иметь большие преимущества при заболеваниях, связанных с ВПЧ. . Несмотря на накопление клеточных мутаций при раке, связанном с ВПЧ, клетки остаются «зависимыми» и зависимыми от постоянной экспрессии вирусных онкогенов, обеспечивая еще одну ахиллесову пяту [44]. Сильная поддержка этих основных областей исследований обеспечит дальнейшее понимание терапевтических вмешательств при заболеваниях, связанных с ВПЧ.

Онкогенные вирусы папилломы человека

Abstract

Вирусы папилломы человека (ВПЧ) представляют собой древнюю группу вирусов с небольшими двухцепочечными кольцевыми геномами ДНК. Они видоспецифичны и обладают строгой тропностью к слизистым и кожным многослойным плоскоклеточным эпителиальным поверхностям хозяина. Было показано, что подгруппа этих вирусов является возбудителем нескольких видов рака человека. Здесь мы рассмотрим биологию, естественную историю, эволюцию и раковую связь онкогенных ВПЧ.

Данная статья является частью тематического выпуска «Онкогенные вирусы человека».

Ключевые слова: ВПЧ, папилломавирус, рак, кератиноцит Кольцевые геномы ДНК размером в основном 7–8 т.п.н. Все папилломавирусы кодируют четыре консервативных коровых белка: E1 и E2 являются факторами репликации [1,2]; а L1 и L2 представляют собой капсидные белки [3,4].Кроме того, онкогенные ВПЧ кодируют дополнительные белки: Е4, Е5, Е6 и Е7 [5–9]. Эти белки модулируют клеточную среду, делая ее более благоприятной для репликации вируса, и важны для уклонения от иммунитета. Геном можно разделить на три области: восходящая регуляторная область (URR) содержит цис-элементы, которые контролируют транскрипцию и репликацию; ранняя область кодирует белки Е1, Е2, Е4, Е5, Е6 и Е7; а поздняя область кодирует структурные белки L1 и L2. Типичный геном альфа-ВПЧ показан на рис.Небольшой геном плотно упакован перекрывающимися открытыми рамками считывания и цис- регуляторными элементами. Транскрипция происходит тремя волнами, которые зависят от статуса дифференцировки клетки-хозяина [10]. Ранняя транскрипция инициируется с ранних промоторов, расположенных непосредственно выше ранней кодирующей области, и заканчивается в раннем сайте полиаденилирования. Промежуточная транскрипция начинается с позднего промотора и транскрибирует высокие уровни белков репликации E1 и E2, но все еще заканчивается на раннем промоторе.Поздняя транскрипция использует как поздний промотор, так и поздний сайт полиаденилирования и приводит к высокому уровню экспрессии белков L1 и L2.

Вирусный геном. Карта генома альфа-ВПЧ. URR (регуляторная область выше по течению) содержит начало репликации (ori). Указаны ранний промотор (PE), поздний промотор (PL) и сайты раннего и позднего полиаденилирования (pAE и pAL).

(b) Обзор инфекционного цикла вируса папилломы человека

ВПЧ инфицируют участки кожи и слизистых оболочек и используют высокоорганизованный процесс обновления тканей в многослойном плоском эпителии.Вирус заражает клетки нижнего, базального слоя эпителия через микроабразию [11] и вызывает длительную персистентную инфекцию в этих клетках. Когда эти инфицированные клетки дифференцируются и перемещаются вверх к поверхности эпителия, индуцируется высокая репликация вируса и экспрессия генов. Вирионы собираются в поверхностных слоях и высвобождаются из эпителия в нагруженные вирусом чешуйки (4). Эта стратегия заражения самообновляющихся клеток обеспечивает долгосрочную персистенцию вируса, в то время как считается, что ограничение высоких уровней вирусных белков более дифференцированными слоями поражения помогает вирусу избежать обнаружения иммунной системой.

Онкогенное прогрессирование инфекции шейки матки. Схема стадий перехода от ВПЧ-инфекции к инвазивному раку шейки матки.

Вирион ВПЧ представляет собой икосаэдрический капсид, собранный из 360 молекул белка L1 [4]. Вирусный геном упакован в капсид L1 в виде мини-хромосомы, собранной с гистонами хозяина [12], и до 72 копий минорного капсидного белка L2 [13]. Считается, что ВПЧ проникают в базальные клетки через трещину в эпителии, обнажающую базальную мембрану [11].Эта тактика позволяет получить доступ к самообновляющимся клеткам и способствует клеточной пролиферации как части процесса заживления ран, что может способствовать возникновению вирусной инфекции. Вирусный капсид первоначально взаимодействует с протеогликанами сульфата гепарина на базальной мембране, что вызывает конформационные изменения, которые позволяют вирусу связываться с (пока не идентифицированным) вторичным рецептором на поверхности базальных кератиноцитов [14].

Вирион проникает в клетку путем эндоцитоза и транспортируется через эндосомальные пути в транс-систему Гольджи.Вирус не имеет оболочки во время переноса, и только вирусная мини-хромосома в комплексе с L2 проникает в ядро, заключенное в мембранный везикул [15]. Клетка должна подвергнуться митозу и разрушению ядерной оболочки, чтобы позволить комплексу L2-геном получить доступ к ядру [16,17]. Подобно многим другим вирусам, комплекс L2-геном затем наблюдается рядом с ядерными тельцами ND10 [18]. Считается, что эти тела важны для внутренней иммунной защиты, но, как это ни парадоксально, они также являются привлекательными местами для вирусов, чтобы установить свою программу репликации и транскрипции [19].Вирусы часто реорганизуют компоненты телец ND10, и аналогичным образом белок HPV L2 вытесняет белок Sp100 и рекрутирует Daxx [20], чтобы создать локальную среду, подходящую для инициации вирусной транскрипции и репликации.

Ранние вирусные транскрипты кодируют белки репликации E1 и E2 для поддержки ограниченной амплификации вирусной ДНК [21]. В жизненном цикле вируса есть три фазы репликации: сначала происходит ограниченная амплификация ДНК, когда вирус впервые заражает клетку; затем идет поддерживающая репликация, когда вирусный геном реплицируется с постоянным числом копий в пролиферирующих клетках поражения; и, наконец, существует зависимая от дифференцировки амплификация, когда вирусная ДНК реплицируется до большого числа копий для создания потомства вирионов [22].E2 рекрутирует и загружает геликазу E1 в точку начала репликации вируса, но в остальном вирус использует клеточные белки для синтеза вирусной ДНК [22]. Как ранняя, так и поздняя амплификация вирусной ДНК задействует реакцию на повреждение клеточной ДНК (DDR) [23,24] для поддержки синтеза ДНК. Во время поддерживающей фазы репликации белок E2 обеспечивает эффективное разделение вирусных геномов с низким числом копий на дочерние клетки, привязывая их к хроматину хозяина [22]. Для этого E2 содержит как ДНК-связывающий домен, который взаимодействует с консервативными сайтами (E2BS) в вирусном геноме, так и «трансактивационный» домен, который взаимодействует с хроматином хозяина [2].Примечательно, что этот механизм связывания является общим для других онкогенных вирусов с внехромосомными геномами и имеет решающее значение для персистирующей инфекции [22]. Е2 также является основным регулятором транскрипции вируса [2]. В регуляторной области URR онкогенных альфа-ВПЧ имеется четыре высококонсервативных E2BS, которые необходимы как для функций репликации, так и для транскрипции E2. Е2 либо активирует, либо, что чаще, репрессирует вирусную транскрипцию [2].Е2, который подавляет транскрипцию и репликацию вируса, тем самым ограничивая жизненный цикл вируса и поддерживая персистентную инфекцию на низком уровне [2].

E6 и E7 являются онкопротеинами альфа-ВПЧ высокого риска. Эти белки менее консервативны и более специализированы, чем основные белки вируса. Благодаря множеству взаимодействий с клеточными белками они способствуют клеточной пролиферации и инактивируют контрольные точки клеточного цикла, способствуя репликации вируса в дифференцированных клетках [7,8]. E7 вызывает стресс репликации и эпигенетически перепрограммирует клеточные цепи, что приводит к индуцированному онкогенами старению [25], и есть доказательства того, что вирусопосредованная инактивация пути pRb в первую очередь противодействует этому ответу [26].E6 и E7 также нарушают сигнальные пути интерферона и NFkB, позволяя вирусу сохраняться и избегать обнаружения [27]. Существует существенное перекрытие между иммунными сигнальными путями и путями подавления опухоли, что приводит к гипотезе о том, что персистирующие онкогенные вирусы нацеливаются на эти пути в первую очередь для того, чтобы избежать обнаружения иммунной системой, с нежелательным побочным эффектом онкогенной стимуляции [28]. Белок Е5 может способствовать уклонению от иммунного ответа за счет подавления поверхностной экспрессии белков, участвующих в презентации антигена, а также может способствовать пролиферации за счет усиления сигнальных путей EGFR [6].

В верхних слоях инфицированного очага вирусная ДНК амплифицируется до большого числа копий. Эта фаза требует индукции DDR, которая, как считается, задействует факторы репарации, которые вирус может захватить для репликации своей ДНК [23,29]. Белок Е4 также обильно экспрессируется в верхних слоях поражения, где он реорганизует сеть кератиновых филаментов, чтобы облегчить высвобождение и передачу вируса [5]. Высокие уровни L1 и L2 приводят к самосборке капсидов, инкапсулирующих вирусную ДНК.Поверхностные клетки, содержащие массивы вирионов, естественным образом отслаиваются от поверхности эпителия.

2. Эволюция вирусов папилломы человека

(a) Разнообразие и скорость эволюции

На сегодняшний день семейство Papillomaviridae включает 49 родов и более 300 отдельных типов вирусов папилломы человека и животных (http://pave.niaid.nih .gov/). Более 200 типов представляют собой ВПЧ, которые организованы в пять филогенетических родов, названных альфа, бета, гамма, мю и ню, как показано в [30].Папилломавирусы развиваются чрезвычайно медленно, частота мутаций всего в пять раз выше, чем у видов-хозяев [31]; эта скорость уравновешивается относительно быстрым временем генерации папилломавирусов по сравнению с сильно ограниченным характером вирусного генома. Более того, в то время как ВПЧ используют ДНК-полимеразы хозяина для репликации своих геномов, это может включать в себя полимеразы, специализирующиеся на репарации ДНК [29].

Филогенетическое дерево, основанное на нуклеотидной последовательности L1 ВПЧ. Онкогенные альфа-ВПЧ группы 1 показаны красным цветом, а группа 2 — оранжевым.

(b) Диапазон хозяев и адаптация ниши

До недавнего времени считалось, что папилломавирусная инфекция ограничена амниотами (млекопитающие, птицы и рептилии), что указывает на то, что вирус и хозяин эволюционировали совместно более 300 млн лет [32]. Однако недавняя изоляция вируса папилломы рыб (Actinopterygii) продлевает эту временную шкалу еще на 120 млн лет назад [33]. Пять родов вирусов папилломы человека разбросаны по филогенетическому дереву, что указывает на то, что эти линии разошлись до видообразования хозяина Homo sapiens [32].Текущее мнение состоит в том, что папилломавирусы первоначально дивергировались, чтобы воспользоваться новыми экологическими нишами в обширных эпидермисах и эпидермальных придатках позвоночных. Впоследствии вирусы внутри каждого рода продолжали совместно развиваться и адаптироваться к определенной нише своего хозяина [31,32]. Именно это окончательное видообразование и адаптация ниши, часто тропные к уязвимым клеткам, вероятно, привели к возникновению онкогенных ВПЧ.

(c) Таксономия онкогенных вирусов папилломы человека

Специфичность и доброкачественный характер большинства папилломавирусных инфекций свидетельствует о длительной ассоциации вирус-хозяин [32].Хотя большинство папилломавирусов животных было выделено из клинически очевидных поражений, гораздо большая глубина отбора образцов эпителия человека показывает, что большинство папилломавирусов вызывают субклинические или бессимптомные инфекции. Из пяти родов ВПЧ четыре (бета, гамма, мю и ню) содержат только вирусы, поражающие кожный эпителий. Пятый, род альфа, уникален тем, что содержит ВПЧ, тропные как к кожному, так и к слизистому эпителию. Онкогенные ВПЧ являются подмножеством мукозотропных альфа-ВПЧ.12 онкогенных ВПЧ «высокого риска» показаны красным цветом, а возможно/вероятно онкогенные ВПЧ показаны оранжевым цветом. a показывает различные виды рака человека, связанные с инфекцией ВПЧ, а b показывает распределение онкогенных типов ВПЧ, обнаруженных в различных локализациях рака [35].

Статистика рака. ( a ) Заболеваемость раком, ассоциированным с ВПЧ, в США в 2008–2012 гг. (данные Viens et al. . [34]). ( b ) Распределение онкогенных типов ВПЧ при различных видах рака (данные Saraiya et al .[35]). ( c ) Относительная доля случаев рака, связанного с ВПЧ, в зависимости от пола (данные Viens et al . [34]).

(d) Варианты вирусов папилломы человека

Отдельные типы ВПЧ имеют менее 90% идентичности нуклеотидной последовательности в гене L1 по сравнению с любым другим названным типом ВПЧ [36]. Однако вариантные линии имеют от 1 до 10% различий в области L1 [37]. Примечательно, что, хотя эволюция ВПЧ происходит очень медленно, генетический дрейф ВПЧ может использоваться для мониторинга миграции древних человеческих популяций и указывает на то, что разнообразие вариантов внутри типа ВПЧ развивалось на протяжении более 200 000 лет [38].Во многих исследованиях предпринимались попытки выявить онкогенные варианты ВПЧ с наибольшей склонностью вызывать рак; но онкогенез, опосредованный вирусами, представляет собой многогранный процесс, в котором участвуют свойства вирусного онкогена, персистенция вируса и иммунитет хозяина. Крайне важно иметь согласованный метод нумерации геномов и классификации вариантов [37], чтобы огромные наборы данных, полученные с помощью методов секвенирования следующего поколения, и эпидемиологических данных можно было надежно сравнивать и использовать для выявления тонких корреляций, которые могли бы дать важную информацию о многофакторный процесс вирусоопосредованного онкогенеза.

3. Рак, связанный с вирусом папилломы человека

(a) Альфа-вирусы папилломы человека

Более 15% случаев рака у человека можно отнести к инфекционным агентам, и почти треть из них связана с инфицированием ВПЧ [39]. ВПЧ тесно связаны с развитием рака шейки матки, а также рака влагалища, вульвы, анального канала, прямой кишки, полового члена и ротоглотки [34,40]. В монографиях Международного агентства по изучению рака (IARC) 2012 г. по оценке канцерогенных рисков для человека 12 ВПЧ были объявлены канцерогенными (Группа 1), а еще 13 были классифицированы как вероятно или возможно канцерогенные (Группа 2А). и B) на основании ограниченных данных и/или их близкого филогенетического расположения с другими канцерогенными ВПЧ [40].Онкогенные вирусы в каждой категории показаны на филогенетическом дереве в .

(b) Бета-вирусы папилломы человека

Уже давно ведутся споры о том, связаны ли типы ВПЧ из рода бета с кератиноцитарным раком кожи (КК), в частности с плоскоклеточным раком [41,42]. IARC заявило, что, по крайней мере, у лиц с генетическим заболеванием бородавчатой ​​эпидермодисплазии (EV) два типа бета-ВПЧ, возможно, являются канцерогенными (группа 2). Но до сих пор нет достаточных доказательств того, чтобы классифицировать эти вирусы как канцерогенные для нормальных людей [40].Было очень трудно определить, являются ли бета-ВПЧ этиологическим агентом РП, поскольку, в отличие от онкогенных альфа-ВПЧ, они не требуются для поддержания опухолей [41]. Кроме того, они не обнаруживаются интегрированными в опухолевые клетки, и не обнаруживается, что какой-либо преобладающий тип ВПЧ постоянно ассоциируется с KC. Тем не менее, есть некоторые свидетельства того, что бета-ВПЧ может играть роль в инициации канцерогенеза [41].

(c) Как вирусы папилломы человека вызывают рак?

Хотя многие процессы в конечном итоге влияют на персистентную ВПЧ-инфекцию, белки Е6 и Е7 необходимы и достаточны для онкогенеза, опосредованного ВПЧ.Все белки HPV E6 и E7 связываются с множеством клеточных белков, и выделить точные взаимодействия, которые делают белок E6 или E7 онкогенным, было непросто [43-46]. Все папилломавирусы вызывают клеточную пролиферацию в верхних слоях эпителия, способствуя амплификации вирусной ДНК; однако онкогенные ВПЧ также способствуют проникновению в клеточный цикл и инактивируют контрольные точки клеточного цикла в нижних слоях инфицированного эпителия [45]. Возникающая в результате генетическая нестабильность в этих пролиферирующих клетках имеет гораздо более серьезные последствия по сравнению с верхними терминально дифференцированными клетками.Ключевыми функциями онкогенов ВПЧ являются уклонение от иммунного ответа, E7-опосредованная деградация членов семейства pRB, E6-опосредованная деградация белков p53 и PDZ-связывающего домена и E6-опосредованная активация теломеразы [43–46], и они перечислены в . Напротив, белки Е6 и Е7 бета-ВПЧ действуют как кофакторы, ингибируя остановку клеточного цикла и репарацию повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением [53], но они не требуются для поддержания фенотипа опухоли.

Таблица 1.

Основные свойства онкогенов ВПЧ E6 и E7.

0 E6 E6 врожденного иммунного ответа
Hearcene Собственность Ссылка
E7 Эпигенетический перепрограммирование клеток путем расширения KDM6A и KDM6B [25]
Уровень агрализации PRB / E2F Путь PRB Разложение [47] [47]
Индукция DDR в дифференцированных клетках для продвижения вирусной ДНК усиление [48]
ингибирование врожденного иммунного ответа отзыв в [49]
Осращенная защитная деградация P53 [50] [50] [50]
Индукция экспрессии теломеразы [51]
Разложение белков домена PDZ, вовлеченные в полярность клеток , рассмотренные в [52] рассмотрено в [49]

4.Естественное течение папилломавирусной инфекции и прогрессирование рака

(a) Первичная и персистирующая инфекция шейки матки

Онкогенные альфа-ВПЧ передаются половым путем, и около 30% молодых женщин заражаются в течение 24 месяцев после первого полового контакта [54]. ]. Инфекция может привести к легким цитологическим аномалиям шейки матки, но около 90% излечиваются в течение 2 лет [54]. Однако длительная персистирующая инфекция, превышающая этот период времени, подвергает людей высокому риску цервикальной интраэпителиальной неоплазии (CIN).изображает онкогенное прогрессирование от инфекции через стадии CIN 1–3 и, наконец, до инвазивного рака. Подсчитано, что примерно одна треть поражений CIN3 прогрессирует до инвазивного рака в течение 10–20 лет [54].

(b) Иммунная детекция и клиренс

В период персистирующей инфекции не наблюдается очевидной иммунной детекции вируса [55]. Отчасти это связано с самим жизненным циклом вируса, который гарантирует, что высокие уровни вирусной активности возникают только в верхних слоях дифференцированных клеток, которые не подвергаются иммунной защите.ВПЧ также хорошо приспособлены для вмешательства в врожденный иммунный ответ и для задержки адаптивного иммунного ответа [55]. На самом деле, одна из гипотез состоит в том, что онкогены ВПЧ эволюционировали, чтобы уклоняться от внутренней иммунной системы, и что именно эти свойства непреднамеренно способствуют онкогенезу [28]. В какой-то момент во время большинства инфекций ВПЧ клеточно-опосредованная иммунная система предупреждается об инфекции, и это вызывает регрессию инфицированных клеток и поражений [55]. Роль гуморального иммунного ответа при естественной инфекции не ясна; и многие инфицированные люди не сероконвертируют, что делает их уязвимыми для последующего заражения тем же вирусом [54,55].Это контрастирует с чрезвычайно высокими уровнями гуморальных антител и защитой, которые являются результатом иммунизации вакциной против ВПЧ (см. ниже) [56].

(c) Латентность

Обсуждаемый вопрос и тесно связанная с ним тема заключается в том, входят ли ВПЧ в состояние истинной латентности (присутствие вирусной ДНК, но отсутствие экспрессии генов). Трудно обнаружить низкие копии ДНК ВПЧ в персистентно инфицированных нижних слоях инфицированного эпителия с использованием методов in situ [57], не говоря уже о редких стволовых клетках, которые могут содержать латентный ВПЧ.Тем не менее, на животных моделях кроликов есть данные о том, что инфекция PV может стать латентной, без явных признаков инфекции [58,59]. Кроме того, латентные инфекции могут быть реактивированы механическим или клеточным стрессом [59,60]. Если бы эти результаты можно было бы экстраполировать на ВПЧ-инфекцию, они помогли бы объяснить вторую волну ВПЧ-инфекции, которая часто наблюдается у пожилых женщин [54]. Эти инфекции могут быть связаны с реинфекцией (тем же самым типом ВПЧ) у женщин, у которых ранее не было сероконверсии таким образом, чтобы получить защиту, или могут быть связаны с реактивацией латентной инфекции.

(d) Естественное течение инфекций ротоглотки

Связь между ВПЧ-инфекцией и раком головы и шеи (РГШШ) впервые была отмечена более 30 лет назад [61], а эпидемиологические данные продемонстрировали причинно-следственную связь ВПЧ примерно в 25% случаев. эти опухоли [62]. HNSCC охватывает широкий спектр опухолей полости рта, глотки, гортани, носовых ходов, пазух и слюнных желез, но по мере того, как распространенность ассоциации ВПЧ с каждой локализацией стала лучше охарактеризована, ассоциация ВПЧ с раком ротоглотки (OPC) стала более значимой. поднялся до более чем 70% ( и ).Эта ассоциация может отражать восприимчивость эпителия миндалин к инфекции и персистенции ВПЧ [63]. Более того, HPV-положительные OPC становятся более распространенными, чем HPV-отрицательные OPC опухоли [64]. Мужчины особенно восприимчивы к заражению ВПЧ при оральном сексе и медленнее излечиваются от этих приобретенных инфекций ([65,66] c ). Повышенное вагинальное воздействие ВПЧ (измеряемое по количеству сексуальных партнеров) обратно пропорционально риску оральной инфекции ВПЧ у женщин [65,66].Это привело к гипотезе о том, что у женщин с большей вероятностью развивается сильный иммунный ответ в результате воздействия ВПЧ на гениталии, который защищает их от последующей оральной инфекции [65,66].

(e) Множественные инфекции

Многие исследования выявляют наличие нескольких типов ВПЧ в одном и том же анатомическом участке у одного человека [35]. Однако есть убедительные доказательства того, что каждая инфекция является клональной и возникает из-за одной инфицированной клетки [67]. Даже когда множественные инфекции обнаруживаются в одном месте, они связаны с независимыми биологическими инфекциями прилегающих тканей, как указано Quint et al .«Один вирус, одно поражение» [67]. Более того, эпидемиологические исследования показывают, что множественные инфекции не усиливают риск онкогенеза [68].

(f) Клетки, уязвимые для инфекции и онкогенеза

Различные типы ВПЧ обладают тропизмом к разным типам и анатомическим участкам эпителия кожи и слизистых оболочек. Хотя это не совсем понятно, считается, что этот тропизм обусловлен транскрипционной активностью каждого типа ВПЧ в пермиссивных клетках, а не потребностью в специфических рецепторах клеточной поверхности.Все ВПЧ имеют сходный жизненный цикл, который требует установления инфекции в эпителиальной базальной клетке и образования вируса в терминально дифференцированном потомстве инфицированной клетки. Однако ситуация более сложная, и исход инфекции может зависеть от точной природы первоначально инфицированной клетки. Например, в большинстве случаев рак шейки матки возникает из зоны трансформации шейки матки, области шейки матки, где встречаются эктоцервикс и эндоцервикс, и происходит переход клеток от плоскоклеточного к столбчатому эпителию [69].Этот участок может быть уязвимым для инфекции, потому что соединение двух типов эпителия увеличивает доступность пролиферативных базальных клеток. Однако была идентифицирована дискретная популяция предположительно остаточных эмбриональных клеток плоскостолбчатого соединения, которые, как предполагается, являются источником клеток, вызывающих опухоли, связанные с ВПЧ [69,70]. Примечательно, что аналогичные клеточные переходные зоны существуют в ротоглотке и анусе, участки также очень восприимчивы к онкогенезу ВПЧ, и аналогичные клеточные популяции были идентифицированы в аноректальном соединении [70].Точно так же рак ротоглотки, вызванный ВПЧ, обычно возникает из высокоспециализированного ретикулярного эпителия, который выстилает крипты миндалин [64,71]. Этот специализированный эпителий находится в тесном контакте с клетками иммунной системы и является частым местом репликации некоторых вирусов.

Базальные слои многослойного эпителия содержат как стволовые клетки с медленным циклом, так и пролиферирующие транзитно-амплифицирующие (ТА) клетки. ТА-клетки могут делиться как симметрично (с образованием большего количества базальных ТА-клеток), так и асимметрично, когда одна из дочерних клеток проходит процесс дифференцировки и обновления ткани.Заражение базальной клетки ТА может привести к кратковременной инфекции. Фактически, моделирование стохастической динамики базальных клеток предсказывает, что более 80% инфекций могут спонтанно исчезнуть по мере созревания инфицированных клеток [72]. Длительная персистирующая инфекция, скорее всего, требует инфицирования стволовых клеток с медленным циклом. Более того, инфицирование этих клеток с медленным циклом может способствовать латентности [73].

(g) Генетическая предрасположенность к папилломавирусной инфекции

Важность иммунной системы в борьбе с ВПЧ-инфекцией совершенно очевидна у лиц со специфическими иммунодефицитами [74].Лица с синдромом EV, WHIM (бородавки, гипогаммаглобулинемия, инфекции и миелокатексис), дефицитом GATA2 или DOCK8 и другими синдромами очень восприимчивы к патологической инфекции ВПЧ вирусными типами, которые часто протекают бессимптомно или самоограничиваются у нормальных людей [74]. В некоторых случаях эти инфекции могут прогрессировать до аногенитального рака или рака кожи [74]. Последнее наблюдение побудило IARC объявить два типа бета-ВПЧ потенциально канцерогенными (группа 2) в генетическом фоне ЭВ.Лица с анемией Фанкони (ФА) имеют дефекты репарации ДНК и очень восприимчивы к ВПЧ-инфекциям и карциномам в местах, обычно связанных с онкогенезом ВПЧ. Однако многие из этих видов рака являются ВПЧ-отрицательными; кажется, что ВПЧ активирует дефектный путь FA, вызывая большую нестабильность генома и, в конечном итоге, делая клетки более не зависящими от ВПЧ для поддержания фенотипа опухоли [75].

(h) Канцерогенное прогрессирование

Онкогенные E6 и E7 манипулируют многими клеточными путями, чтобы создать среду, поддерживающую жизненный цикл вируса, но инактивация важнейших контрольных точек клеточного цикла приводит к генетической нестабильности, накоплению мутаций в клеточных генах и злокачественному прогрессированию .Мутации, постоянно обнаруживаемые при всех видах рака, связанных с ВПЧ, отсутствуют, но часто встречаются мутации в пути PI3K, а также в рецепторных тирозинкиназах и генах, связанных с дифференцировкой кератиноцитов и иммунным ответом [76–78].

Вирусный геном в большинстве, хотя и не во всех, раковых заболеваниях, связанных с ВПЧ, интегрирован в геном хозяина. Интеграция может нарушить экспрессию E2-опосредованного вирусного гена, тем самым способствуя нестабильности генома за счет нарушения регуляции экспрессии генов E6/E7.E6/E7 также экспрессируются из интегрированных геномов в виде транскрипта слияния вируса и клетки, который часто более стабилен, чем вирусная мРНК [79]. Существует также мощный отбор эпигенетических событий, которые способствуют экспрессии E6/E7 [80,81]. Интеграция считается непреднамеренным событием, но ВПЧ реплицируются рядом с областями ДНК хозяина, подвергающимися стрессу репликации (хрупкие сайты), и это может способствовать интеграции в эти локусы [82].

(i) Многофакторная природа персистенции и онкогенеза вируса папилломы человека

Заражение онкогенным ВПЧ само по себе не подвергает людей высокому риску развития рака, поскольку у большинства людей инфекция проходит в течение 1–2 лет.Однако долгосрочная персистенция инфекции является ключом к развитию рака, опосредованного ВПЧ [83]. Персистенция и онкогенез являются кумулятивным результатом многих факторов, перечисленных здесь: инфицированные клетки со свойствами, подобными стволовым клеткам, могут быть необходимы для поддержания долгоживущей инфекции; вирус должен установить персистентную инфекцию перед лицом внутренних противовирусных факторов; геном ВПЧ должен быть способен к надежной долгосрочной репликации; онкогенам вируса необходимо инактивировать клеточные контрольные точки; вирус должен уклоняться от клеточно-опосредованной иммунной системы, которая могла бы распознать и устранить инфекцию; стохастические генетические и эпигенетические события могут привести к нарушению регуляции экспрессии Е6/Е7 и/или интеграции вируса; и инфицированные клетки могут приобрести свойства, которые приводят к инвазивному раку.Положительным моментом является то, что многими из этих шагов можно манипулировать, чтобы вмешаться в инфекционный процесс.

5. Терапия

Вакцины против ВПЧ оказались чрезвычайно успешными как с научной, так и с клинической точки зрения, и в настоящее время существует вакцина, защищающая от девяти наиболее распространенных ВПЧ, связанных с раком и остроконечными кондиломами [56,84]. Однако в некоторых странах внедрение было медленным, а современные вакцины дороги и их трудно распространять в развивающихся странах.Для уже инфицированных людей тест мазка Папаниколау, введенный в 1941 году, оказался очень успешным для скрининга хирургически излечимых поражений шейки матки, связанных с ВПЧ, но эквивалентного теста для OPC не существует из-за недоступности места заражения. Существует ряд потенциальных терапевтических мишеней для ВПЧ-инфекции. Большинство инфекций естественным образом устраняются с помощью клеточно-опосредованного иммунитета, поэтому терапевтические вакцины или другие иммуномодулирующие вмешательства имеют большой потенциал [77]. Эффективное разделение вирусного генома необходимо для персистирующей инфекции, и нарушение этого процесса может «вылечить» геномы и разрешить ранние поражения.ВПЧ манипулирует эпигенетической модификацией хроматина хозяина [25], а встроенная вирусная ДНК регулируется хроматином и модификациями ДНК [80,81], поэтому быстро расширяющаяся область фармакологической модуляции эпигеномов [85] может иметь большие преимущества при заболеваниях, связанных с ВПЧ. . Несмотря на накопление клеточных мутаций при раке, связанном с ВПЧ, клетки остаются «зависимыми» и зависимыми от постоянной экспрессии вирусных онкогенов, обеспечивая еще одну ахиллесову пяту [44]. Сильная поддержка этих основных областей исследований обеспечит дальнейшее понимание терапевтических вмешательств при заболеваниях, связанных с ВПЧ.

Онкогенные вирусы папилломы человека

Abstract

Вирусы папилломы человека (ВПЧ) представляют собой древнюю группу вирусов с небольшими двухцепочечными кольцевыми геномами ДНК. Они видоспецифичны и обладают строгой тропностью к слизистым и кожным многослойным плоскоклеточным эпителиальным поверхностям хозяина. Было показано, что подгруппа этих вирусов является возбудителем нескольких видов рака человека. Здесь мы рассмотрим биологию, естественную историю, эволюцию и раковую связь онкогенных ВПЧ.

Данная статья является частью тематического выпуска «Онкогенные вирусы человека».

Ключевые слова: ВПЧ, папилломавирус, рак, кератиноцит Кольцевые геномы ДНК размером в основном 7–8 т.п.н. Все папилломавирусы кодируют четыре консервативных коровых белка: E1 и E2 являются факторами репликации [1,2]; а L1 и L2 представляют собой капсидные белки [3,4].Кроме того, онкогенные ВПЧ кодируют дополнительные белки: Е4, Е5, Е6 и Е7 [5–9]. Эти белки модулируют клеточную среду, делая ее более благоприятной для репликации вируса, и важны для уклонения от иммунитета. Геном можно разделить на три области: восходящая регуляторная область (URR) содержит цис-элементы, которые контролируют транскрипцию и репликацию; ранняя область кодирует белки Е1, Е2, Е4, Е5, Е6 и Е7; а поздняя область кодирует структурные белки L1 и L2. Типичный геном альфа-ВПЧ показан на рис.Небольшой геном плотно упакован перекрывающимися открытыми рамками считывания и цис- регуляторными элементами. Транскрипция происходит тремя волнами, которые зависят от статуса дифференцировки клетки-хозяина [10]. Ранняя транскрипция инициируется с ранних промоторов, расположенных непосредственно выше ранней кодирующей области, и заканчивается в раннем сайте полиаденилирования. Промежуточная транскрипция начинается с позднего промотора и транскрибирует высокие уровни белков репликации E1 и E2, но все еще заканчивается на раннем промоторе.Поздняя транскрипция использует как поздний промотор, так и поздний сайт полиаденилирования и приводит к высокому уровню экспрессии белков L1 и L2.

Вирусный геном. Карта генома альфа-ВПЧ. URR (регуляторная область выше по течению) содержит начало репликации (ori). Указаны ранний промотор (PE), поздний промотор (PL) и сайты раннего и позднего полиаденилирования (pAE и pAL).

(b) Обзор инфекционного цикла вируса папилломы человека

ВПЧ инфицируют участки кожи и слизистых оболочек и используют высокоорганизованный процесс обновления тканей в многослойном плоском эпителии.Вирус заражает клетки нижнего, базального слоя эпителия через микроабразию [11] и вызывает длительную персистентную инфекцию в этих клетках. Когда эти инфицированные клетки дифференцируются и перемещаются вверх к поверхности эпителия, индуцируется высокая репликация вируса и экспрессия генов. Вирионы собираются в поверхностных слоях и высвобождаются из эпителия в нагруженные вирусом чешуйки (4). Эта стратегия заражения самообновляющихся клеток обеспечивает долгосрочную персистенцию вируса, в то время как считается, что ограничение высоких уровней вирусных белков более дифференцированными слоями поражения помогает вирусу избежать обнаружения иммунной системой.

Онкогенное прогрессирование инфекции шейки матки. Схема стадий перехода от ВПЧ-инфекции к инвазивному раку шейки матки.

Вирион ВПЧ представляет собой икосаэдрический капсид, собранный из 360 молекул белка L1 [4]. Вирусный геном упакован в капсид L1 в виде мини-хромосомы, собранной с гистонами хозяина [12], и до 72 копий минорного капсидного белка L2 [13]. Считается, что ВПЧ проникают в базальные клетки через трещину в эпителии, обнажающую базальную мембрану [11].Эта тактика позволяет получить доступ к самообновляющимся клеткам и способствует клеточной пролиферации как части процесса заживления ран, что может способствовать возникновению вирусной инфекции. Вирусный капсид первоначально взаимодействует с протеогликанами сульфата гепарина на базальной мембране, что вызывает конформационные изменения, которые позволяют вирусу связываться с (пока не идентифицированным) вторичным рецептором на поверхности базальных кератиноцитов [14].

Вирион проникает в клетку путем эндоцитоза и транспортируется через эндосомальные пути в транс-систему Гольджи.Вирус не имеет оболочки во время переноса, и только вирусная мини-хромосома в комплексе с L2 проникает в ядро, заключенное в мембранный везикул [15]. Клетка должна подвергнуться митозу и разрушению ядерной оболочки, чтобы позволить комплексу L2-геном получить доступ к ядру [16,17]. Подобно многим другим вирусам, комплекс L2-геном затем наблюдается рядом с ядерными тельцами ND10 [18]. Считается, что эти тела важны для внутренней иммунной защиты, но, как это ни парадоксально, они также являются привлекательными местами для вирусов, чтобы установить свою программу репликации и транскрипции [19].Вирусы часто реорганизуют компоненты телец ND10, и аналогичным образом белок HPV L2 вытесняет белок Sp100 и рекрутирует Daxx [20], чтобы создать локальную среду, подходящую для инициации вирусной транскрипции и репликации.

Ранние вирусные транскрипты кодируют белки репликации E1 и E2 для поддержки ограниченной амплификации вирусной ДНК [21]. В жизненном цикле вируса есть три фазы репликации: сначала происходит ограниченная амплификация ДНК, когда вирус впервые заражает клетку; затем идет поддерживающая репликация, когда вирусный геном реплицируется с постоянным числом копий в пролиферирующих клетках поражения; и, наконец, существует зависимая от дифференцировки амплификация, когда вирусная ДНК реплицируется до большого числа копий для создания потомства вирионов [22].E2 рекрутирует и загружает геликазу E1 в точку начала репликации вируса, но в остальном вирус использует клеточные белки для синтеза вирусной ДНК [22]. Как ранняя, так и поздняя амплификация вирусной ДНК задействует реакцию на повреждение клеточной ДНК (DDR) [23,24] для поддержки синтеза ДНК. Во время поддерживающей фазы репликации белок E2 обеспечивает эффективное разделение вирусных геномов с низким числом копий на дочерние клетки, привязывая их к хроматину хозяина [22]. Для этого E2 содержит как ДНК-связывающий домен, который взаимодействует с консервативными сайтами (E2BS) в вирусном геноме, так и «трансактивационный» домен, который взаимодействует с хроматином хозяина [2].Примечательно, что этот механизм связывания является общим для других онкогенных вирусов с внехромосомными геномами и имеет решающее значение для персистирующей инфекции [22]. Е2 также является основным регулятором транскрипции вируса [2]. В регуляторной области URR онкогенных альфа-ВПЧ имеется четыре высококонсервативных E2BS, которые необходимы как для функций репликации, так и для транскрипции E2. Е2 либо активирует, либо, что чаще, репрессирует вирусную транскрипцию [2].Е2, который подавляет транскрипцию и репликацию вируса, тем самым ограничивая жизненный цикл вируса и поддерживая персистентную инфекцию на низком уровне [2].

E6 и E7 являются онкопротеинами альфа-ВПЧ высокого риска. Эти белки менее консервативны и более специализированы, чем основные белки вируса. Благодаря множеству взаимодействий с клеточными белками они способствуют клеточной пролиферации и инактивируют контрольные точки клеточного цикла, способствуя репликации вируса в дифференцированных клетках [7,8]. E7 вызывает стресс репликации и эпигенетически перепрограммирует клеточные цепи, что приводит к индуцированному онкогенами старению [25], и есть доказательства того, что вирусопосредованная инактивация пути pRb в первую очередь противодействует этому ответу [26].E6 и E7 также нарушают сигнальные пути интерферона и NFkB, позволяя вирусу сохраняться и избегать обнаружения [27]. Существует существенное перекрытие между иммунными сигнальными путями и путями подавления опухоли, что приводит к гипотезе о том, что персистирующие онкогенные вирусы нацеливаются на эти пути в первую очередь для того, чтобы избежать обнаружения иммунной системой, с нежелательным побочным эффектом онкогенной стимуляции [28]. Белок Е5 может способствовать уклонению от иммунного ответа за счет подавления поверхностной экспрессии белков, участвующих в презентации антигена, а также может способствовать пролиферации за счет усиления сигнальных путей EGFR [6].

В верхних слоях инфицированного очага вирусная ДНК амплифицируется до большого числа копий. Эта фаза требует индукции DDR, которая, как считается, задействует факторы репарации, которые вирус может захватить для репликации своей ДНК [23,29]. Белок Е4 также обильно экспрессируется в верхних слоях поражения, где он реорганизует сеть кератиновых филаментов, чтобы облегчить высвобождение и передачу вируса [5]. Высокие уровни L1 и L2 приводят к самосборке капсидов, инкапсулирующих вирусную ДНК.Поверхностные клетки, содержащие массивы вирионов, естественным образом отслаиваются от поверхности эпителия.

2. Эволюция вирусов папилломы человека

(a) Разнообразие и скорость эволюции

На сегодняшний день семейство Papillomaviridae включает 49 родов и более 300 отдельных типов вирусов папилломы человека и животных (http://pave.niaid.nih .gov/). Более 200 типов представляют собой ВПЧ, которые организованы в пять филогенетических родов, названных альфа, бета, гамма, мю и ню, как показано в [30].Папилломавирусы развиваются чрезвычайно медленно, частота мутаций всего в пять раз выше, чем у видов-хозяев [31]; эта скорость уравновешивается относительно быстрым временем генерации папилломавирусов по сравнению с сильно ограниченным характером вирусного генома. Более того, в то время как ВПЧ используют ДНК-полимеразы хозяина для репликации своих геномов, это может включать в себя полимеразы, специализирующиеся на репарации ДНК [29].

Филогенетическое дерево, основанное на нуклеотидной последовательности L1 ВПЧ. Онкогенные альфа-ВПЧ группы 1 показаны красным цветом, а группа 2 — оранжевым.

(b) Диапазон хозяев и адаптация ниши

До недавнего времени считалось, что папилломавирусная инфекция ограничена амниотами (млекопитающие, птицы и рептилии), что указывает на то, что вирус и хозяин эволюционировали совместно более 300 млн лет [32]. Однако недавняя изоляция вируса папилломы рыб (Actinopterygii) продлевает эту временную шкалу еще на 120 млн лет назад [33]. Пять родов вирусов папилломы человека разбросаны по филогенетическому дереву, что указывает на то, что эти линии разошлись до видообразования хозяина Homo sapiens [32].Текущее мнение состоит в том, что папилломавирусы первоначально дивергировались, чтобы воспользоваться новыми экологическими нишами в обширных эпидермисах и эпидермальных придатках позвоночных. Впоследствии вирусы внутри каждого рода продолжали совместно развиваться и адаптироваться к определенной нише своего хозяина [31,32]. Именно это окончательное видообразование и адаптация ниши, часто тропные к уязвимым клеткам, вероятно, привели к возникновению онкогенных ВПЧ.

(c) Таксономия онкогенных вирусов папилломы человека

Специфичность и доброкачественный характер большинства папилломавирусных инфекций свидетельствует о длительной ассоциации вирус-хозяин [32].Хотя большинство папилломавирусов животных было выделено из клинически очевидных поражений, гораздо большая глубина отбора образцов эпителия человека показывает, что большинство папилломавирусов вызывают субклинические или бессимптомные инфекции. Из пяти родов ВПЧ четыре (бета, гамма, мю и ню) содержат только вирусы, поражающие кожный эпителий. Пятый, род альфа, уникален тем, что содержит ВПЧ, тропные как к кожному, так и к слизистому эпителию. Онкогенные ВПЧ являются подмножеством мукозотропных альфа-ВПЧ.12 онкогенных ВПЧ «высокого риска» показаны красным цветом, а возможно/вероятно онкогенные ВПЧ показаны оранжевым цветом. a показывает различные виды рака человека, связанные с инфекцией ВПЧ, а b показывает распределение онкогенных типов ВПЧ, обнаруженных в различных локализациях рака [35].

Статистика рака. ( a ) Заболеваемость раком, ассоциированным с ВПЧ, в США в 2008–2012 гг. (данные Viens et al. . [34]). ( b ) Распределение онкогенных типов ВПЧ при различных видах рака (данные Saraiya et al .[35]). ( c ) Относительная доля случаев рака, связанного с ВПЧ, в зависимости от пола (данные Viens et al . [34]).

(d) Варианты вирусов папилломы человека

Отдельные типы ВПЧ имеют менее 90% идентичности нуклеотидной последовательности в гене L1 по сравнению с любым другим названным типом ВПЧ [36]. Однако вариантные линии имеют от 1 до 10% различий в области L1 [37]. Примечательно, что, хотя эволюция ВПЧ происходит очень медленно, генетический дрейф ВПЧ может использоваться для мониторинга миграции древних человеческих популяций и указывает на то, что разнообразие вариантов внутри типа ВПЧ развивалось на протяжении более 200 000 лет [38].Во многих исследованиях предпринимались попытки выявить онкогенные варианты ВПЧ с наибольшей склонностью вызывать рак; но онкогенез, опосредованный вирусами, представляет собой многогранный процесс, в котором участвуют свойства вирусного онкогена, персистенция вируса и иммунитет хозяина. Крайне важно иметь согласованный метод нумерации геномов и классификации вариантов [37], чтобы огромные наборы данных, полученные с помощью методов секвенирования следующего поколения, и эпидемиологических данных можно было надежно сравнивать и использовать для выявления тонких корреляций, которые могли бы дать важную информацию о многофакторный процесс вирусоопосредованного онкогенеза.

3. Рак, связанный с вирусом папилломы человека

(a) Альфа-вирусы папилломы человека

Более 15% случаев рака у человека можно отнести к инфекционным агентам, и почти треть из них связана с инфицированием ВПЧ [39]. ВПЧ тесно связаны с развитием рака шейки матки, а также рака влагалища, вульвы, анального канала, прямой кишки, полового члена и ротоглотки [34,40]. В монографиях Международного агентства по изучению рака (IARC) 2012 г. по оценке канцерогенных рисков для человека 12 ВПЧ были объявлены канцерогенными (Группа 1), а еще 13 были классифицированы как вероятно или возможно канцерогенные (Группа 2А). и B) на основании ограниченных данных и/или их близкого филогенетического расположения с другими канцерогенными ВПЧ [40].Онкогенные вирусы в каждой категории показаны на филогенетическом дереве в .

(b) Бета-вирусы папилломы человека

Уже давно ведутся споры о том, связаны ли типы ВПЧ из рода бета с кератиноцитарным раком кожи (КК), в частности с плоскоклеточным раком [41,42]. IARC заявило, что, по крайней мере, у лиц с генетическим заболеванием бородавчатой ​​эпидермодисплазии (EV) два типа бета-ВПЧ, возможно, являются канцерогенными (группа 2). Но до сих пор нет достаточных доказательств того, чтобы классифицировать эти вирусы как канцерогенные для нормальных людей [40].Было очень трудно определить, являются ли бета-ВПЧ этиологическим агентом РП, поскольку, в отличие от онкогенных альфа-ВПЧ, они не требуются для поддержания опухолей [41]. Кроме того, они не обнаруживаются интегрированными в опухолевые клетки, и не обнаруживается, что какой-либо преобладающий тип ВПЧ постоянно ассоциируется с KC. Тем не менее, есть некоторые свидетельства того, что бета-ВПЧ может играть роль в инициации канцерогенеза [41].

(c) Как вирусы папилломы человека вызывают рак?

Хотя многие процессы в конечном итоге влияют на персистентную ВПЧ-инфекцию, белки Е6 и Е7 необходимы и достаточны для онкогенеза, опосредованного ВПЧ.Все белки HPV E6 и E7 связываются с множеством клеточных белков, и выделить точные взаимодействия, которые делают белок E6 или E7 онкогенным, было непросто [43-46]. Все папилломавирусы вызывают клеточную пролиферацию в верхних слоях эпителия, способствуя амплификации вирусной ДНК; однако онкогенные ВПЧ также способствуют проникновению в клеточный цикл и инактивируют контрольные точки клеточного цикла в нижних слоях инфицированного эпителия [45]. Возникающая в результате генетическая нестабильность в этих пролиферирующих клетках имеет гораздо более серьезные последствия по сравнению с верхними терминально дифференцированными клетками.Ключевыми функциями онкогенов ВПЧ являются уклонение от иммунного ответа, E7-опосредованная деградация членов семейства pRB, E6-опосредованная деградация белков p53 и PDZ-связывающего домена и E6-опосредованная активация теломеразы [43–46], и они перечислены в . Напротив, белки Е6 и Е7 бета-ВПЧ действуют как кофакторы, ингибируя остановку клеточного цикла и репарацию повреждений ДНК, вызванных УФ-излучением [53], но они не требуются для поддержания фенотипа опухоли.

Таблица 1.

Основные свойства онкогенов ВПЧ E6 и E7.

0 E6 E6 врожденного иммунного ответа
Hearcene Собственность Ссылка
E7 Эпигенетический перепрограммирование клеток путем расширения KDM6A и KDM6B [25]
Уровень агрализации PRB / E2F Путь PRB Разложение [47] [47]
Индукция DDR в дифференцированных клетках для продвижения вирусной ДНК усиление [48]
ингибирование врожденного иммунного ответа отзыв в [49]
Осращенная защитная деградация P53 [50] [50] [50]
Индукция экспрессии теломеразы [51]
Разложение белков домена PDZ, вовлеченные в полярность клеток , рассмотренные в [52] рассмотрено в [49]

4.Естественное течение папилломавирусной инфекции и прогрессирование рака

(a) Первичная и персистирующая инфекция шейки матки

Онкогенные альфа-ВПЧ передаются половым путем, и около 30% молодых женщин заражаются в течение 24 месяцев после первого полового контакта [54]. ]. Инфекция может привести к легким цитологическим аномалиям шейки матки, но около 90% излечиваются в течение 2 лет [54]. Однако длительная персистирующая инфекция, превышающая этот период времени, подвергает людей высокому риску цервикальной интраэпителиальной неоплазии (CIN).изображает онкогенное прогрессирование от инфекции через стадии CIN 1–3 и, наконец, до инвазивного рака. Подсчитано, что примерно одна треть поражений CIN3 прогрессирует до инвазивного рака в течение 10–20 лет [54].

(b) Иммунная детекция и клиренс

В период персистирующей инфекции не наблюдается очевидной иммунной детекции вируса [55]. Отчасти это связано с самим жизненным циклом вируса, который гарантирует, что высокие уровни вирусной активности возникают только в верхних слоях дифференцированных клеток, которые не подвергаются иммунной защите.ВПЧ также хорошо приспособлены для вмешательства в врожденный иммунный ответ и для задержки адаптивного иммунного ответа [55]. На самом деле, одна из гипотез состоит в том, что онкогены ВПЧ эволюционировали, чтобы уклоняться от внутренней иммунной системы, и что именно эти свойства непреднамеренно способствуют онкогенезу [28]. В какой-то момент во время большинства инфекций ВПЧ клеточно-опосредованная иммунная система предупреждается об инфекции, и это вызывает регрессию инфицированных клеток и поражений [55]. Роль гуморального иммунного ответа при естественной инфекции не ясна; и многие инфицированные люди не сероконвертируют, что делает их уязвимыми для последующего заражения тем же вирусом [54,55].Это контрастирует с чрезвычайно высокими уровнями гуморальных антител и защитой, которые являются результатом иммунизации вакциной против ВПЧ (см. ниже) [56].

(c) Латентность

Обсуждаемый вопрос и тесно связанная с ним тема заключается в том, входят ли ВПЧ в состояние истинной латентности (присутствие вирусной ДНК, но отсутствие экспрессии генов). Трудно обнаружить низкие копии ДНК ВПЧ в персистентно инфицированных нижних слоях инфицированного эпителия с использованием методов in situ [57], не говоря уже о редких стволовых клетках, которые могут содержать латентный ВПЧ.Тем не менее, на животных моделях кроликов есть данные о том, что инфекция PV может стать латентной, без явных признаков инфекции [58,59]. Кроме того, латентные инфекции могут быть реактивированы механическим или клеточным стрессом [59,60]. Если бы эти результаты можно было бы экстраполировать на ВПЧ-инфекцию, они помогли бы объяснить вторую волну ВПЧ-инфекции, которая часто наблюдается у пожилых женщин [54]. Эти инфекции могут быть связаны с реинфекцией (тем же самым типом ВПЧ) у женщин, у которых ранее не было сероконверсии таким образом, чтобы получить защиту, или могут быть связаны с реактивацией латентной инфекции.

(d) Естественное течение инфекций ротоглотки

Связь между ВПЧ-инфекцией и раком головы и шеи (РГШШ) впервые была отмечена более 30 лет назад [61], а эпидемиологические данные продемонстрировали причинно-следственную связь ВПЧ примерно в 25% случаев. эти опухоли [62]. HNSCC охватывает широкий спектр опухолей полости рта, глотки, гортани, носовых ходов, пазух и слюнных желез, но по мере того, как распространенность ассоциации ВПЧ с каждой локализацией стала лучше охарактеризована, ассоциация ВПЧ с раком ротоглотки (OPC) стала более значимой. поднялся до более чем 70% ( и ).Эта ассоциация может отражать восприимчивость эпителия миндалин к инфекции и персистенции ВПЧ [63]. Более того, HPV-положительные OPC становятся более распространенными, чем HPV-отрицательные OPC опухоли [64]. Мужчины особенно восприимчивы к заражению ВПЧ при оральном сексе и медленнее излечиваются от этих приобретенных инфекций ([65,66] c ). Повышенное вагинальное воздействие ВПЧ (измеряемое по количеству сексуальных партнеров) обратно пропорционально риску оральной инфекции ВПЧ у женщин [65,66].Это привело к гипотезе о том, что у женщин с большей вероятностью развивается сильный иммунный ответ в результате воздействия ВПЧ на гениталии, который защищает их от последующей оральной инфекции [65,66].

(e) Множественные инфекции

Многие исследования выявляют наличие нескольких типов ВПЧ в одном и том же анатомическом участке у одного человека [35]. Однако есть убедительные доказательства того, что каждая инфекция является клональной и возникает из-за одной инфицированной клетки [67]. Даже когда множественные инфекции обнаруживаются в одном месте, они связаны с независимыми биологическими инфекциями прилегающих тканей, как указано Quint et al .«Один вирус, одно поражение» [67]. Более того, эпидемиологические исследования показывают, что множественные инфекции не усиливают риск онкогенеза [68].

(f) Клетки, уязвимые для инфекции и онкогенеза

Различные типы ВПЧ обладают тропизмом к разным типам и анатомическим участкам эпителия кожи и слизистых оболочек. Хотя это не совсем понятно, считается, что этот тропизм обусловлен транскрипционной активностью каждого типа ВПЧ в пермиссивных клетках, а не потребностью в специфических рецепторах клеточной поверхности.Все ВПЧ имеют сходный жизненный цикл, который требует установления инфекции в эпителиальной базальной клетке и образования вируса в терминально дифференцированном потомстве инфицированной клетки. Однако ситуация более сложная, и исход инфекции может зависеть от точной природы первоначально инфицированной клетки. Например, в большинстве случаев рак шейки матки возникает из зоны трансформации шейки матки, области шейки матки, где встречаются эктоцервикс и эндоцервикс, и происходит переход клеток от плоскоклеточного к столбчатому эпителию [69].Этот участок может быть уязвимым для инфекции, потому что соединение двух типов эпителия увеличивает доступность пролиферативных базальных клеток. Однако была идентифицирована дискретная популяция предположительно остаточных эмбриональных клеток плоскостолбчатого соединения, которые, как предполагается, являются источником клеток, вызывающих опухоли, связанные с ВПЧ [69,70]. Примечательно, что аналогичные клеточные переходные зоны существуют в ротоглотке и анусе, участки также очень восприимчивы к онкогенезу ВПЧ, и аналогичные клеточные популяции были идентифицированы в аноректальном соединении [70].Точно так же рак ротоглотки, вызванный ВПЧ, обычно возникает из высокоспециализированного ретикулярного эпителия, который выстилает крипты миндалин [64,71]. Этот специализированный эпителий находится в тесном контакте с клетками иммунной системы и является частым местом репликации некоторых вирусов.

Базальные слои многослойного эпителия содержат как стволовые клетки с медленным циклом, так и пролиферирующие транзитно-амплифицирующие (ТА) клетки. ТА-клетки могут делиться как симметрично (с образованием большего количества базальных ТА-клеток), так и асимметрично, когда одна из дочерних клеток проходит процесс дифференцировки и обновления ткани.Заражение базальной клетки ТА может привести к кратковременной инфекции. Фактически, моделирование стохастической динамики базальных клеток предсказывает, что более 80% инфекций могут спонтанно исчезнуть по мере созревания инфицированных клеток [72]. Длительная персистирующая инфекция, скорее всего, требует инфицирования стволовых клеток с медленным циклом. Более того, инфицирование этих клеток с медленным циклом может способствовать латентности [73].

(g) Генетическая предрасположенность к папилломавирусной инфекции

Важность иммунной системы в борьбе с ВПЧ-инфекцией совершенно очевидна у лиц со специфическими иммунодефицитами [74].Лица с синдромом EV, WHIM (бородавки, гипогаммаглобулинемия, инфекции и миелокатексис), дефицитом GATA2 или DOCK8 и другими синдромами очень восприимчивы к патологической инфекции ВПЧ вирусными типами, которые часто протекают бессимптомно или самоограничиваются у нормальных людей [74]. В некоторых случаях эти инфекции могут прогрессировать до аногенитального рака или рака кожи [74]. Последнее наблюдение побудило IARC объявить два типа бета-ВПЧ потенциально канцерогенными (группа 2) в генетическом фоне ЭВ.Лица с анемией Фанкони (ФА) имеют дефекты репарации ДНК и очень восприимчивы к ВПЧ-инфекциям и карциномам в местах, обычно связанных с онкогенезом ВПЧ. Однако многие из этих видов рака являются ВПЧ-отрицательными; кажется, что ВПЧ активирует дефектный путь FA, вызывая большую нестабильность генома и, в конечном итоге, делая клетки более не зависящими от ВПЧ для поддержания фенотипа опухоли [75].

(h) Канцерогенное прогрессирование

Онкогенные E6 и E7 манипулируют многими клеточными путями, чтобы создать среду, поддерживающую жизненный цикл вируса, но инактивация важнейших контрольных точек клеточного цикла приводит к генетической нестабильности, накоплению мутаций в клеточных генах и злокачественному прогрессированию .Мутации, постоянно обнаруживаемые при всех видах рака, связанных с ВПЧ, отсутствуют, но часто встречаются мутации в пути PI3K, а также в рецепторных тирозинкиназах и генах, связанных с дифференцировкой кератиноцитов и иммунным ответом [76–78].

Вирусный геном в большинстве, хотя и не во всех, раковых заболеваниях, связанных с ВПЧ, интегрирован в геном хозяина. Интеграция может нарушить экспрессию E2-опосредованного вирусного гена, тем самым способствуя нестабильности генома за счет нарушения регуляции экспрессии генов E6/E7.E6/E7 также экспрессируются из интегрированных геномов в виде транскрипта слияния вируса и клетки, который часто более стабилен, чем вирусная мРНК [79]. Существует также мощный отбор эпигенетических событий, которые способствуют экспрессии E6/E7 [80,81]. Интеграция считается непреднамеренным событием, но ВПЧ реплицируются рядом с областями ДНК хозяина, подвергающимися стрессу репликации (хрупкие сайты), и это может способствовать интеграции в эти локусы [82].

(i) Многофакторная природа персистенции и онкогенеза вируса папилломы человека

Заражение онкогенным ВПЧ само по себе не подвергает людей высокому риску развития рака, поскольку у большинства людей инфекция проходит в течение 1–2 лет.Однако долгосрочная персистенция инфекции является ключом к развитию рака, опосредованного ВПЧ [83]. Персистенция и онкогенез являются кумулятивным результатом многих факторов, перечисленных здесь: инфицированные клетки со свойствами, подобными стволовым клеткам, могут быть необходимы для поддержания долгоживущей инфекции; вирус должен установить персистентную инфекцию перед лицом внутренних противовирусных факторов; геном ВПЧ должен быть способен к надежной долгосрочной репликации; онкогенам вируса необходимо инактивировать клеточные контрольные точки; вирус должен уклоняться от клеточно-опосредованной иммунной системы, которая могла бы распознать и устранить инфекцию; стохастические генетические и эпигенетические события могут привести к нарушению регуляции экспрессии Е6/Е7 и/или интеграции вируса; и инфицированные клетки могут приобрести свойства, которые приводят к инвазивному раку.Положительным моментом является то, что многими из этих шагов можно манипулировать, чтобы вмешаться в инфекционный процесс.

5. Терапия

Вакцины против ВПЧ оказались чрезвычайно успешными как с научной, так и с клинической точки зрения, и в настоящее время существует вакцина, защищающая от девяти наиболее распространенных ВПЧ, связанных с раком и остроконечными кондиломами [56,84]. Однако в некоторых странах внедрение было медленным, а современные вакцины дороги и их трудно распространять в развивающихся странах.Для уже инфицированных людей тест мазка Папаниколау, введенный в 1941 году, оказался очень успешным для скрининга хирургически излечимых поражений шейки матки, связанных с ВПЧ, но эквивалентного теста для OPC не существует из-за недоступности места заражения. Существует ряд потенциальных терапевтических мишеней для ВПЧ-инфекции. Большинство инфекций естественным образом устраняются с помощью клеточно-опосредованного иммунитета, поэтому терапевтические вакцины или другие иммуномодулирующие вмешательства имеют большой потенциал [77]. Эффективное разделение вирусного генома необходимо для персистирующей инфекции, и нарушение этого процесса может «вылечить» геномы и разрешить ранние поражения.ВПЧ манипулирует эпигенетической модификацией хроматина хозяина [25], а встроенная вирусная ДНК регулируется хроматином и модификациями ДНК [80,81], поэтому быстро расширяющаяся область фармакологической модуляции эпигеномов [85] может иметь большие преимущества при заболеваниях, связанных с ВПЧ. . Несмотря на накопление клеточных мутаций при раке, связанном с ВПЧ, клетки остаются «зависимыми» и зависимыми от постоянной экспрессии вирусных онкогенов, обеспечивая еще одну ахиллесову пяту [44]. Сильная поддержка этих основных областей исследований обеспечит дальнейшее понимание терапевтических вмешательств при заболеваниях, связанных с ВПЧ.

Распределение и вирусная нагрузка восьми онкогенных типов вируса папилломы человека (ВПЧ) и статус интеграции ВПЧ 16 при цервикальной интраэпителиальной неоплазии и карциноме

  • Bosch FX, Manos MM, Munoz N, et al . Распространенность вируса папилломы человека при раке шейки матки: мировая перспектива. Международное биологическое исследование рака шейки матки (IBSCC) Study Group. J Natl Cancer Inst 1995; 87 :796–802.

    КАС Статья Google ученый

  • Walboomers JM, Jacobs MV, Manos MM, и др. .Вирус папилломы человека является необходимой причиной инвазивного рака шейки матки во всем мире. J Патол 1999; 189 : 12–19.

    КАС Статья Google ученый

  • цур Хаузен Х . Папилломавирусы и рак: от фундаментальных исследований к клиническому применению. Nat Rev Рак 2002; 2 :342–350.

    КАС Статья Google ученый

  • Munoz N, Bosch FX, de Sanjose S, и др. .Эпидемиологическая классификация типов вируса папилломы человека, связанных с раком шейки матки. N Engl J Med 2003; 348 : 518–527.

    Артикул Google ученый

  • Wright Jr TC, Cox JT, Massad LS, и др. . Согласованные рекомендации 2001 года по ведению женщин с цервикальной интраэпителиальной неоплазией. Am J Obstet Gynecol 2003; 189 : 295–304.

    Артикул Google ученый

  • Кулмала С.М., Сырьянен С., Шабалова И., и др. .Тестирование вируса папилломы человека с помощью анализа гибридного захвата 2 и ПЦР в качестве инструментов скрининга. J Clin Microbiol 2004; 42 :2470–2475.

    КАС Статья Google ученый

  • Шиффман М., Уилер С.М., Дасгупта А., и др. . Сравнение прототипа ПЦР и гибридного захвата 2 для обнаружения канцерогенной ДНК вируса папилломы человека у женщин с сомнительными или слегка аномальными мазками Папаниколау. Am J Clin Pathol 2005; 124 :722–732.

    КАС Статья Google ученый

  • Клиффорд Г.М., Смит Дж.С., Агуадо Т., и др. . Сравнение распределения типов ВПЧ при тяжелых поражениях шейки матки и раке шейки матки: метаанализ. Br J Рак 2003; 89 :101–105.

    КАС Статья Google ученый

  • Castle PE, Соломон Д., Шиффман М., и др. .Инфекции вирусом папилломы человека 16 типа и 2-летний абсолютный риск предрака шейки матки у женщин с сомнительными или легкими цитологическими отклонениями. J Natl Cancer Inst 2005; 97 :1066–1071.

    Артикул Google ученый

  • Khan MJ, Castle PE, Lorincz AT, и др. . Повышенный 10-летний риск предрака и рака шейки матки у женщин с вирусом папилломы человека (ВПЧ) типа 16 или 18 и возможная полезность тестирования на типоспецифический ВПЧ в клинической практике. J Natl Cancer Inst 2005; 97 :1072–1079.

    Артикул Google ученый

  • Йозефссон А.М., Магнуссон П.К., Юлитало Н., и др. . Вирусная нагрузка вируса папилломы человека 16 как детерминант развития рака шейки матки in situ : вложенное исследование случай-контроль. Ланцет 2000; 355 :2189–2193.

    КАС Статья Google ученый

  • Юлитало Н., Соренсен П., Йозефссон А.М., и др. .Постоянная высокая вирусная нагрузка вируса папилломы человека 16 и риск рака шейки матки in situ : вложенное исследование случай-контроль. Ланцет 2000; 355 :2194–2198.

    КАС Статья Google ученый

  • Дальштейн В., Ритмюллер Д., Прет Дж.Л., и др. . Персистенция и нагрузка ВПЧ высокого риска являются предикторами развития поражений шейки матки высокой степени: продольное французское когортное исследование. Int J Рак 2003; 106 :396–403.

    КАС Статья Google ученый

  • Lo KW, Yeung SW, Cheung TH, и др. . Количественный анализ вируса папилломы человека 16 типа в новообразованиях шейки матки: исследование населения Китая. Дж Клин Вирол 2005; 34 :76–80.

    КАС Статья Google ученый

  • Монье-Бенуа С., Дальштейн В., Ритмюллер Д., и др. .Динамика нагрузки ДНК ВПЧ16 отражает естественное течение ВПЧ-ассоциированных поражений шейки матки. Дж Клин Вирол 2006; 35 :270–277.

    КАС Статья Google ученый

  • Моберг М., Густавссон И., Виландер Э., и др. . Высокая вирусная нагрузка вируса папилломы человека предсказывает риск инвазивной карциномы шейки матки. Бр J Рак 2005; 92 :891–894.

    КАС Статья Google ученый

  • Петт М.Р., Алазави В.О., Робертс И., и др. .Приобретение высокого уровня хромосомной нестабильности связано с интеграцией вируса папилломы человека 16 типа в кератиноциты шейки матки. Рак Res 2004; 64 :1359–1368.

    КАС Статья Google ученый

  • Петт М.Р., Хердман М.Т., Палмер Р.Д., и др. . Селекция цервикальных кератиноцитов, содержащих встроенный ВПЧ16, связана с потерей эписом и эндогенным противовирусным ответом. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103 :3822–3827.

    КАС Статья Google ученый

  • Романчук Х., Хоули П.М. Нарушение регуляторного гена E1 или E2 вируса папилломы человека типа 16 увеличивает способность вируса к иммортализации. Proc Natl Acad Sci USA 1992; 89 :3159–3163.

    КАС Статья Google ученый

  • Чон С., Аллен-Хоффманн Б.Л., Ламберт П.Ф. Интеграция вируса папилломы человека типа 16 в геном человека коррелирует с избирательным преимуществом клеток в росте. Дж Вирол 1995; 69 :2989–2997.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Калантари М., Карлсен Ф., Кристенсен Г., и др. . Нарушение рамок считывания Е1 и Е2 ВПЧ 16 при карциноме шейки матки связано с плохим прогнозом. Int J Gynecol Pathol 1998; 17 :146–153.

    КАС Статья Google ученый

  • Ариас-Пулидо Х., Пейтон CL, Хосте NE, и др. .Интеграция вируса папилломы человека 16 типа в карциному шейки матки in situ и инвазивный рак шейки матки. J Clin Microbiol 2006; 44 : 1755–1762.

    КАС Статья Google ученый

  • Мангер К., Хоули П.М. Функции иммортализации и трансформации вируса папилломы человека. Вирус Res 2002; 89 :213–228.

    КАС Статья Google ученый

  • Унгер Э.Р., Вернон С.Д., Томс В.В., и др. .Вирус папилломы человека и безрецидивная выживаемость при раке шейки матки стадии Ib по FIGO. J Infect Dis 1995; 172 :1184–1190.

    КАС Статья Google ученый

  • Вернон С.Д., Унгер Э.Р., Миллер Д.Л., и др. . Связь интеграции вируса папилломы человека типа 16 в гене Е2 с плохой выживаемостью без признаков заболевания при раке шейки матки. Int J Рак 1997; 74 : 50–56.

    КАС Статья Google ученый

  • Моберг М., Густавссон И., Гилленстен У.Система на основе ПЦР в реальном времени для одновременного количественного определения типов вирусов папилломы человека, связанных с высоким риском рака шейки матки. J Clin Microbiol 2003; 41 :3221–3228.

    КАС Статья Google ученый

  • Gravitt PE, Peyton C, Wheeler C, и др. . Воспроизводимость количественного определения вирусной нагрузки ВПЧ 16 и ВПЧ 18 с использованием ПЦР в реальном времени TaqMan. J Virol Methods 2003; 112 : 23–33.

    КАС Статья Google ученый

  • Лефевр Дж., Хэнкинс С., Пурро К., и др. . ПЦР в реальном времени с использованием внутренних контролей для количественного определения ДНК ВПЧ-16 и бета-глобина в цервикально-влагалищных смывах. J Virol Methods 2003; 114 : 135–144.

    КАС Статья Google ученый

  • Флорес-Мунгия Р., Сигел Э., Климецки В.Т., и др. .Оценка эффективности восьми высокопроизводительных ПЦР-анализов для количественного определения вирусной нагрузки онкогенных типов ВПЧ. Дж Мол Диагн 2004; 6 :115–124.

    КАС Статья Google ученый

  • Фонтейн Дж., Хэнкинс С., Майранд М.Х., и др. . Высокие уровни ДНК ВПЧ-16 связаны с тяжелыми поражениями шейки матки у женщин из групп риска или инфицированных ВИЧ. СПИД 2005; 19 :785–794.

    Артикул Google ученый

  • Bauer HM, Ting Y, Greer CE, и др. . Генитальная папилломавирусная инфекция у студенток университета по данным ПЦР-метода. ЯМА 1991; 265 :472–477.

    КАС Статья Google ученый

  • Джейкобс М.В., Снейдерс П.Дж., ван ден Брюле А.Дж., и др. . Общий праймерный GP5+/GP6(+)-опосредованный иммуноферментный метод ПЦР для быстрого выявления 14 генотипов вируса папилломы человека высокого риска и 6 генотипов вируса папилломы человека низкого риска в соскобах шейки матки. J Clin Microbiol 1997; 35 :791–795.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Gravitt PE, Peyton CL, Alessi TQ, и др. . Улучшенная амплификация генитальных вирусов папилломы человека. J Clin Microbiol 2000; 38 :357–361.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Пейтсаро П., Йоханссон Б., Сирьянен С. .Интегрированный вирус папилломы человека типа 16 часто обнаруживается в предшественниках рака шейки матки, что подтверждается новым количественным методом ПЦР в реальном времени. J Clin Microbiol 2002; 40 :886–891.

    КАС Статья Google ученый

  • Чан П.К., Чеунг Т.Х., Там А.О., и др. . Погрешности в оценке распространенности генотипа вируса папилломы человека, связанные с часто используемыми консенсусными праймерами. Int J Рак 2006; 118 :243–245.

    КАС Статья Google ученый

  • Шиффман М., Эрреро Р., Десаль Р., и др. . Канцерогенность типов вирусов папилломы человека отражает эволюцию вируса. Вирусология 2005; 337 : 76–84.

    КАС Статья Google ученый

  • Ху Л, Го М, Хе З, и др. . Генотипирование вируса папилломы человека и экспрессия p16INK4a при цервикальной интраэпителиальной неоплазии у подростков. Мод Патол 2005; 18 :267–273.

    КАС Статья Google ученый

  • Андерссон С., Риландер Э., Ларссон Б., и др. . Роль вируса папилломы человека в канцерогенезе аденокарциномы шейки матки. Евро J Рак 2001; 37 :246–250.

    КАС Статья Google ученый

  • Кьяер С.К., ван ден Брюле А.Дж., Полл Г., и др. .Типоспецифическая персистенция вируса папилломы человека (ВПЧ) высокого риска как индикатор плоскоклеточных интраэпителиальных поражений шейки матки высокой степени у молодых женщин: проспективное последующее исследование на основе популяции. БМЖ 2002; 325 :572.

    Артикул Google ученый

  • Trimble CL, Piantadosi S, Gravitt P, и др. . Спонтанная регрессия дисплазии шейки матки высокой степени: влияние типа вируса папилломы человека и фенотипа HLA. Clin Cancer Res 2005; 11 :4717–4723.

    КАС Статья Google ученый

  • Брюммер О., Холлвиц Б., Бомер Г., и др. . Паттерны персистенции вируса папилломы человека предсказывают клинический исход цервикальной интраэпителиальной неоплазии. Gynecol Oncol 2006; 102 :517–522.

    Артикул Google ученый

  • Кулмала С.М., Сирьянен С.М., Гилленстен У.Б., и др. .Ранняя интеграция высококопийного ВПЧ16, обнаруживаемая у женщин с нормальной и низкой степенью цитологии и гистологии шейки матки. J Клин Патол 2006; 59 :513–517.

    КАС Статья Google ученый

  • Хо К.М., Чиен Т.И., Хуан С.Х., и др. . Интегрированные вирусы папилломы человека типов 52 и 58 редко обнаруживаются при раке шейки матки, а высокая вирусная нагрузка предсказывает риск развития рака шейки матки. Gynecol Oncol 2006; 102 : 54–60.

    Артикул Google ученый

  • Уэда Ю., Эномото Т., Миятаке Т., и др. . Моноклональная экспансия с интеграцией вирусов папилломы человека высокого риска является начальным этапом канцерогенеза шейки матки: ассоциация клонального статуса и инфицирования вирусом папилломы человека с клиническим исходом при интраэпителиальной неоплазии шейки матки. Лаб Инвест 2003; 83 :1517–1527.

    Артикул Google ученый

  • Андерссон С., Сафари Х., Минц М., и др. .Распределение типов, вирусная нагрузка и статус интеграции вирусов папилломы человека высокого риска на ранних стадиях рака шейки матки (CIN). Бр J Рак 2005; 92 :2195–2200.

    КАС Статья Google ученый

  • Моберг М., Густавссон И., Гилленстен У. Типоспецифические ассоциации вируса папилломы человека с риском развития карциномы шейки матки in situ . Int J Рак 2004; 112 :854–859.

    КАС Статья Google ученый

  • Лефевр Дж., Хэнкинс С., Мани Д., и др. . Вирусная нагрузка вируса папилломы человека типа 16 выше у женщин, серопозитивных к вирусу иммунодефицита человека, с плоскоклеточными интраэпителиальными поражениями высокой степени, чем у женщин с нормальными цитологическими мазками. J Clin Microbiol 2004; 42 :2212–2215.

    Артикул Google ученый

  • ван Дуин М., Снейдерс П.Дж., Шрайнемакерс Х.Ф., и др. .Вирус папилломы человека 16 в нормальных и патологических соскобах с шейки матки: показатель CIN II/III и элиминации вируса. Int J Рак 2002; 98 :590–595.

    КАС Статья Google ученый

  • Флорес Р., Папенфусс М., Климецки В.Т., и др. . Поперечный анализ онкогенной вирусной нагрузки ВПЧ и цервикальной интраэпителиальной неоплазии. Int J Рак 2006; 118 :1187–1193.

    КАС Статья Google ученый

  • Шерман М.Е., Ван С.С., Уилер К.М., и др. . Детерминанты вирусной нагрузки папилломы человека среди женщин с гистологической цервикальной интраэпителиальной неоплазией 3: доминирующее влияние окружающих очагов низкой степени. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2003; 12 :1038–1044.

    Google ученый

  • Лебедь, округ Колумбия, Такер Р.А., Тортолеро-Луна Г., и др. .Количество копий ДНК вируса папилломы человека (ВПЧ) зависит от степени заболевания шейки матки и типа ВПЧ. J Clin Microbiol 1999; 37 :1030–1034.

    КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Снайдерс П.Дж., ван ден Брюле А.Дж., Мейер С.Дж. Клиническая значимость тестирования на вирус папилломы человека: взаимосвязь между аналитической и клинической чувствительностью. J Патол 2003; 201 :1–6.

    Артикул Google ученый

  • Snijders PJ, Hogewoning CJ, Hesselink AT, и др. . Определение порогов вирусной нагрузки в соскобах шейки матки для исключения ЦИН 3 у ВПЧ 16, 18, 31 и 33-позитивных женщин с нормальной цитологией. Int J Рак 2006; 119 :1102–1107.

    КАС Статья Google ученый

  • Онкогенный вирус папилломы человека: применение терапевтических стратегий CRISPR/Cas9 для лечения рака шейки матки — Полный текст — Клеточная физиология и биохимия 2017, Vol.44, № 6

    Онкогенные вирусы папилломы человека (ВПЧ) вызывают различные виды рака, особенно рак шейки матки. Связанный с ВПЧ канцерогенез представляет собой классическую модельную систему для лечения рака на основе сгруппированных регулярно расположенных коротких палиндромных повторов (CRISPR/Cas9), поскольку вирусные онкогены E6 и E7 экспрессируются исключительно в раковых клетках. Нокдаун/нокаут специфического гена с использованием CRISPR/Cas9 обещает стать новым терапевтическим подходом к лечению различных заболеваний, для которых в настоящее время не существует эффективных методов лечения.Однако направленная терапия на основе CRISPR/Cas9 требует дальнейшей проверки ее эффективности in vitro и in vivo для устранения потенциальных нецелевых эффектов, требует проверки средств доставки и комбинированного использования традиционных методов лечения с CRISPR/Cas9 для обеспечения целесообразности и безопасности. В этом обзоре мы обсуждаем потенциал сочетания CRISPR/Cas9 с другими вариантами лечения в качестве терапии онкогенного канцерогенеза, связанного с ВПЧ. и представить нашу оценку многообещающего пути к разработке терапевтических стратегий CRISPR/Cas9 для клинических условий.

    © 2017 Автор(ы). Опубликовано S. Karger AG, Basel

    Введение

    Вирусы папилломы человека (ВПЧ) представляют собой небольшие ДНК-содержащие вирусы с размером генома ~8 т.п.о. (рис. 1). Они поражают эпителиальные клетки кожи или слизистых оболочек, ткани половых органов и верхние дыхательные пути. На сегодняшний день идентифицировано более 200 генетически различных подтипов ВПЧ, и примерно 90 генотипов полностью охарактеризованы. Среди этих типов ВПЧ высокого риска (ВПЧ-ВПЧ), включая ВПЧ-16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59, 68, 73 и 82, являются связан с более чем 90% случаев рака шейки матки и в меньшей степени с другими аногенитальными видами рака и раком головы и шеи [1-4].Более 50% ВПЧ-положительных случаев рака шейки матки связаны с ВПЧ-16, за которым следуют ВПЧ-18 (12%), ВПЧ-45 (8%) и ВПЧ-31 (5%) [5, 6]. Более того, ВПЧ-16 связан с небольшим количеством неоплазий головы и шеи, особенно с раком миндалин и ротоглотки [7]. ВПЧ низкого риска (LR-ВПЧ), включая ВПЧ-6, 11, 40, 42, 43, 44, 54, 61, 70, 72 и 81, связаны с доброкачественными эпителиальными поражениями [8]. В отличие от HR-HPV, инфекции ВПЧ низкого риска (LR-HPV) типов 6 и 11 связаны с остроконечными кондиломами, главным образом папилломой гортани и рецидивирующим респираторным папилломатозом [9].

    Рис. 1.

    Геном ВПЧ состоит из ранней области (E), которая кодирует открытые рамки считывания, участвующие в регуляции вирусной репликации и жизненного цикла вируса, и поздней области (L), которая кодирует две ORF ( L1 и L2), образующие капсид вируса. В ходе развития рака, опосредованного HR-HPV, вирусные ДНК часто интегрируются в хромосомы клеток-хозяев, а белки, кодируемые вирусными генами, играют решающую роль в канцерогенезе. При заражении хозяина большинство ВПЧ исчезают в течение нескольких месяцев, но некоторые ВПЧ персистентно существуют, а вирусные онкогены постоянно экспрессируются, инактивируя р53 и Rb, что приводит к повышенной нестабильности генома, накоплению соматических мутаций и, в некоторых случаях, к интеграции ВПЧ в геном хозяина. 10, 11].

    ВПЧ-ВПЧ и рак шейки матки

    Рак шейки матки является одним из наиболее распространенных видов гинекологических злокачественных новообразований во всем мире. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2012 г. было зарегистрировано около 630 миллионов случаев инфекций, из которых 190 миллионов случаев были клиническими инфекциями, что привело к 528 000 новых диагнозов рака шейки матки и примерно 266 000 случаев смерти [12]. Достижения в исследованиях продолжают совершенствовать методы предосторожности, доступные в развитых странах. Клинические и молекулярно-эпидемиологические исследования ясно продемонстрировали, что основной причиной рака шейки матки является инфицирование ВПЧ-ВПЧ типа 16 и 18.Сила связи: Сила связи между HR-HPV и раком шейки матки считается одной из самых сильных для рака человека. Недавние исследования показали, что ВПЧ (все типы вместе взятые) присутствует в более чем 95% случаев рака шейки матки. Согласованность: Наличие ВПЧ-ВПЧ при раке шейки матки согласуется с большим количеством исследований, независимо от того, какие системы тестирования ВПЧ используются. Нет опубликованных исследований с отрицательными наблюдениями, которые ставят под сомнение связь HR-HPV и рака шейки матки.Специфичность: ВПЧ HR связаны с конкретными видами рака. Тип ВПЧ играет важную роль в развитии конкретных видов рака, таких как рак шейки матки и рак головы и шеи. HR-HPV присутствуют в опухолевых клетках. Экспрессия вирусного онкогена (Е6 и Е7) происходит в опухолевых клетках, но не в стромальных клетках. Временность: инфекции HR-HPV предшествуют предраковым поражениям шейки матки и раку шейки матки на годы или десятилетия. Биологический градиент: неясно, но ранние исследования показывают, что рак шейки матки связан с высокой вирусной нагрузкой [10-12].Биологическое правдоподобие: ВПЧ-ВПЧ являются мощными канцерогенами, которые увековечивают человеческие кератиноциты in vitro . HR-HPV присутствуют при раке шейки матки, где они экспрессируют онкогенные белки E6 и E7 для инактивации регуляторных белков хозяина p53 и RB соответственно. Эпидемиологические исследования подтверждают роль HR-HPV в развитии рака шейки матки. Биологическая согласованность: связь не противоречит тому, что известно о естественном течении развития рака шейки матки. Экспериментальные данные: In vitro и in vivo данные подтверждают причинную роль HR-HPV в развитии рака шейки матки.Аналогия: другие ДНК-вирусы могут вызывать рак у людей, а видоспецифичные вирусы папилломы могут вызывать рак у животных. Хотя ранний рак шейки матки можно лечить с помощью хирургического вмешательства или облучения, метастатический рак шейки матки неизлечим, и срочно необходимы новые терапевтические подходы. В то время как большинство инфекций ВПЧ излечиваются в течение нескольких месяцев, некоторые инфекции сохраняются, и вирусные онкогены постоянно экспрессируются, инактивируя р53 и Rb, что приводит к повышенной нестабильности генома, накоплению соматических мутаций и, в некоторых случаях, к интеграции ВПЧ в геном хозяина [10, 11]. .

    Роль E6 и E7 в канцерогенезе (рис. 2)

    Белок HPV E6 представляет собой основной полипептид длиной ~150 аминокислот, содержащий два мотива цинковых пальцев [13], каждый из которых состоит из CXXC-X29-CXXC последовательность и PDZ-связывающий эпитоп на С-конце [14, 15]. Регуляция экспрессии E6 может быть достигнута за счет донорных сайтов сплайсинга, которые дают начало укороченным формам E6, обозначаемым как E6*I~IV, в зависимости от положения расположенных ниже акцепторов сплайсинга [16-19]. Наиболее распространенная сплайс-РНК, E6*I, фактически функционирует как мРНК E6 для эффективной трансляции E6 [20-22].Белок E6 HR-HPV и укороченный пептид E6*I дестабилизируют несколько белков-хозяев, участвующих в росте и дифференцировке клеток [19, 23]. Онкогенная ВПЧ-инфекция также нарушает регуляцию экспрессии онкогенных и опухолесупрессирующих миРНК через пути E6-TP53 [24, 25].

    Рис. 2.

    Онкогенные пути Е6 и Е7.

    Онкоген Е6 экспрессируется после интеграции вируса. Белок Е6 способствует нескольким клеточным изменениям, чтобы продлить срок жизни клеток, блокируя апоптоз и повышая активность теломеразы.Роль E6 в качестве активатора транскрипции может сочетаться с его способностью иммортализировать и трансформировать клетки [26]. E6 связывается с клеточными белками, в частности, с HECT-доменом убиквитинлигазы E3A [UBE3A, также известным как E6-ассоциированный белок (E6AP)] и с E6BP (ретикулокальбин 2, кальций-связывающий домен EF-руки). UBE3A взаимодействует с HPV E6 по консервативному мотиву LXXLL и образует тройные комплексы с TP53, что приводит к деградации TP53 посредством убиквитин-зависимых механизмов [27-29]. Кроме того, Е6 может блокировать транслокацию ТР53 в ядро ​​[30] и тем самым подавлять регуляторные функции экспрессии генов ТР53.Стимулирование деградации TP53 и блокирование транспорта TP53 в ядро ​​с помощью E6 нарушают опосредованный TP53 контроль клеточного цикла, позволяя продолжать деление клеток, несмотря на повреждение ДНК. В предыдущих исследованиях результаты показали, что экспрессия изоформы HPV16 E6* увеличивает окислительный стресс и вызывает окислительное повреждение ДНК в клетках-хозяевах [31, 32]. HR-HPV E6 также может нарушать апоптоз, ускоряя деградацию Bak, c-Myc, FADD и прокаспазы-8. Кроме того, E6 связывается с E6TP1, hADA3, туберином, CBP/p300 и Gps2, нарушая функцию этих белков, что в конечном итоге стимулирует пролиферацию клеток.E6 также подавляет врожденную иммунную систему посредством связывания с IRF-3, а также подавляет экспрессию TLR9 [33]. Также онкогенный HPV E6 способен регулировать экспрессию многих клеточных микроРНК, таких как miR-34a [34].

    E7 ORF кодирует кислый фосфопротеин с мотивами связывания цинка, состоящими из CXXC-X29-CXXC [35], который необходим для правильного фолдинга и стабильности белка. Белок Е7 преимущественно локализован в ядре и способен индуцировать клеточную пролиферацию, иммортализацию и трансформацию [36].HR-HPV E7 придает трансформирующую активность и, следовательно, иммортализирует кератиноциты человека посредством взаимодействия с факторами, участвующими в регуляции клеточного роста [37]. Большинство белков E7 содержат строго консервативный LXCXE-связывающий мотив, который взаимодействует с членами семейства RB опухолевых супрессоров, что приводит к убиквитин-опосредованной деградации членов семейства RB [38]. Связывание E7 с гиперфосфорилированным RB (pRB) приводит к высвобождению фактора транскрипции E2F, активирующего транскрипцию гена [39].E7 как HR, так и LR-HPV обладает способностью связываться с pRB, хотя взаимодействие между LR-HPV E7 и pRB намного слабее [40]. Кроме того, HR-HPV E7 взаимодействует с циклинами A и E и повышает их экспрессию, инактивирует ингибиторы циклинзависимой киназы (CDK) CDKN1A (p21CIP1) и CDKN1B (p27KIP1) и, наконец, способствует прогрессированию клеточного цикла [41]. Белок HPV-16 E7 может модулировать цитоплазматическую локализацию CDKN1B (p27KIP1) и, в свою очередь, регулировать метастазирование/агрессивность опухоли посредством пути PI3K/AKT [42].

    Терапевтические средства против ВПЧ

    В 2006 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило применение Гардасила у девочек и женщин для профилактики рака шейки матки, влагалища и анального канала, а также остроконечных кондилом. В 2009 году FDA одобрило его использование у мальчиков и мужчин для предотвращения анального рака и генитальных бородавок. В 2014 году была одобрена новая 9-валентная вакцина против ВПЧ. Однако современные вакцины явно неэффективны для лечения больных раком шейки матки [43, 44].

    При лечении рака шейки матки особого внимания заслуживают E6 или комплекс E6/UBE3A в качестве конкретных мишеней.Было разработано несколько стратегий, нацеленных на E6 или комплекс E6/E6-AP, примерами которых являются цитотоксические препараты, ингибитор выбрасывания цинка вирусного онкопротеина E6, пептид-миметик эпитопа E6-AP (мимотоп), анти-E6 рибозим, пептид аптамеры, нацеленные на вирусный онкобелок E6, siRNAs вирусного онкогена E6 и комбинации всех этих терапий [45-53]. Новая стратегия заключается в том, чтобы вызвать нестабильность вирусов E6 и E7 с помощью ингибиторов HSP90 и GRP78 для лечения рака шейки матки [54]. Пептид-антагонист Е7, реактивирующий pRB in vitro и in vivo , проявляет противоопухолевый эффект [55].GS-9191, пролекарство-аналог нуклеотида, проявляет антипролиферативное действие in vitro , а его местное применение уменьшает размер папилломы на модели папилломавируса кролика [56]. Хитозановый гидрогель, содержащий гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (ГМ-КСФ), в сочетании с противоопухолевыми препаратами, в частности циклофосфамидом, приводит к противоопухолевым эффектам через CD8+ Т-клеточный иммунитет [57]. Гепариноподобные гликозаминогликаны ингибируют рост опухоли, подавляя активность длинной контрольной области HPV18 у трансгенных мышей [58].Наконец, 5-аза-2′-дезоксицитидин, деметилирующий агент, и 5,6-диметилксантенон-4-уксусная кислота, сосудоразрушающий агент, были объединены с терапевтическими ДНК-вакцинами против ВПЧ [59, 60], что показало значительное противоопухолевое терапевтическое действие in vivo .

    Кроме того, противовирусная РНК-интерференция была разработана и протестирована в клинических испытаниях с использованием коротких интерферирующих РНК (миРНК) [61]. Было показано, что siRNAs способны к селективному подавлению эндогенных генов в клетках млекопитающих [62, 63] и к селективному подавлению вирусных генов при вирус-индуцированных заболеваниях [64-66].Примечательно, что сообщалось, что миРНК, нацеленная на E7 или E6/E7, способствует накоплению TP53 и/или pRB, что в конечном итоге приводит к индукции апоптоза и/или старению в HPV16-положительных клеточных линиях рака шейки матки [67, 68], как а также в HPV18-положительных клетках рака шейки матки человека [69, 70]. Ранее сообщалось, что подавление как E6, так и E7 вызывает большую противораковую активность, чем подавление только E6 [71-73].

    Недавно CRISPR/Cas9 был разработан в качестве новой терапевтической стратегии и прошел клинические испытания.Разница между RNAi и CRISPR/Cas9 показана в таблице 1. Терапевтический механизм CRISPR/Cas9-опосредованного молчания как E6, так и E7 в основном зависит от реактивации TP53 и pRB, вызывающей апоптоз и клеточное старение. Ю и др. [74] сообщили, что последовательность CRISPR/Cas9, нацеленная на мРНК E6, снижает уровень полноразмерной мРНК E6 и повышает уровень белка TP53. Ху и др. [75] также предположили, что ингибирование CRISPR/Cas9 E7 является потенциальным терапевтическим вмешательством для лечения рака шейки матки.

    Таблица 1.

    Сравнение технологий, ориентированных на РНКи и CRISPR

    В нашем исследовании [76] недавно сообщалось, что CRISPR/Cas9, нацеленный на промотор и ORF транскриптов E6/E7, снижает уровень мРНК E6 и E7, увеличивает уровни белка TP53, снижает уровень белка RB, способствует апоптозу и ингибирует рост клеток SiHa. Точно так же клетки, трансфицированные CRISPR/Cas9, демонстрируют ослабленный рост in vivo . Кеннеди и др. [77] разработали CRISPR/Cas9, специально нацеленный на мРНК E6/E7 HPV16 или HPV18.Его внутриопухолевое введение привело к ингибированию роста опухоли и индукции апоптоза in vivo , обещая CRISPR/Cas9 в качестве потенциальной адъювантной терапии рака шейки матки.

    Технология CRISPR/Cas9: молекулярный инструмент для генной терапии

    Короткие палиндромные повторы с регулярными промежутками (CRISPR) и связанные с ними белки (cas-белки) формируют адаптивную иммунную систему у большинства бактерий и архей для нацеливания и инактивации вторгшихся фагов, плазмид и другие генетические элементы [78-80].Существует три типа систем CRISPR (I, II, III), среди которых система CRISPR типа II из Streptococcus pyogenes получила наибольшее внимание и кратко описана ниже.

    В системе CRISPR/Cas9 sgRNA направляет ДНК-эндонуклеазу Cas9 к последовательности ДНК-мишени рядом с мотивом, прилегающим к протоспейсеру (PAM), для сайт-специфического расщепления и производит специфичные для последовательности двухцепочечные разрывы (DSB) [81] (рис. 3). Следовательно, различные мутации, такие как замены, делеции и вставки в целевом геноме, вводятся механизмом репарации ДНК хозяина [82], включая негомологичное соединение концов (NHEJ) в месте связывания [83] или гомологичную зависимую репарацию (HDR) [84]. ].Конструкции sgRNAs для предполагаемых генов являются гибкими, чтобы расщеплять практически любую последовательность ДНК, просто создавая одну последовательность РНК, которая соответствует ДНК-мишени [85]. Кроме того, поскольку компонент sgRNA физически отделен от экспрессии Cas9, sgRNA легко «программируется», с возможностью одновременной экспрессии многих sgRNA, направленных на несколько сайтов ДНК, с одним и тем же Cas9 [86]. Таким образом, CRISPR/Cas9 продемонстрировал большие перспективы в реализации мощного и мультиплексного редактирования генома и регуляции экспрессии генов без зависимости от хозяина (таблица 1).Инструменты на основе CRISPR/Cas9 были успешно применены к различным организмам и в широком диапазоне областей исследований, включая высокопроизводительные генетические скрининги [87-89], создание нокаутов генов у нескольких видов [90] и нацеливание на патогены для уничтожения инфекции, такие как ВПЧ, ВИЧ и ВГВ [76, 91, 92]. В нашем предыдущем исследовании Cas9 использовался с родственными гРНК для разрушения кодирующих последовательностей HPV E6 и E7 в клетках рака шейки матки SiHa, которые сохраняют интегрированный HPV-16, подтип HPV, связанный с более чем 50% опухолей шейки матки.Через 48 часов после трансфекции плазмид, кодирующих Cas9 и гРНК, уровни вирусных транскриптов снижались более чем на 90% по сравнению с клетками, трансфицированными контрольными векторами. Снижение уровней транскриптов E6 и E7 коррелирует с увеличением продукции хозяина p53 и p21 (ингибитор циклинзависимой киназы, используемый в качестве индикатора Rb), а также со значительным снижением жизнеспособности клеток. Другое наше исследование также продемонстрировало, что кзкДНК HBV чувствительна к Cas9-опосредованному расщеплению в клеточной культуре, а также in vivo .Йе и др. [92] недавно продемонстрировали, что делеция участка 32 п.н. гена ccr5 с комплексами Cas9:gRNA придает устойчивость к CCR5-тропному ВИЧ-1 в моноцитах и ​​макрофагах, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

    Рис. 3.

    Механизм системы CRISPR/Cas9.

    Комбинированная терапия против ВПЧ на основе CRISPR/Cas9

    Несколько исследований CRISPR/Cas9 были использованы на линиях раковых клеток человека для выявления модуляторов чувствительности к лекарствам [93-98].В этих исследованиях рассматривается вопрос о том, может ли комбинированная терапия с CRISPR/Cas9 значительно повысить чувствительность раковых клеток к химио-/радиотерапии или предотвратить резистентность к химио-/радиотерапии, возникающую в результате длительной химио-/лучевой терапии с низкими дозами. С клинической точки зрения, если комбинированный эффект равен сумме эффектов отдельных модальностей, эффект множественных модальностей является аддитивным. Если комбинированный эффект больше, чем прогнозируемый эффект нескольких отдельных модальностей, взаимодействие является синергетическим.Множественные модальности могут также взаимодействовать антагонистическим образом. Для определения синергических, аддитивных или антагонистических эффектов комбинированной терапии на основе CRISPR/Cas9 необходимо применять статистический анализ с использованием метода Чоу-Талалая.

    В нашем исследовании мы подтвердили роль CRISPR/Cas9, нацеленного на онкогены HPV E6 и E7, в качестве потенциального сенсибилизатора к CDDP [99] и лучевой терапии (неопубликованные данные) для лечения рака шейки матки. Таким образом, комбинация CRISPR/Cas9, нацеленного на E6 или E6/E7, с цитотоксическими агентами может оказывать синергетическое действие на восстановление функции TP53 и/или pRB и может быть более эффективным терапевтическим средством для лечения рака шейки матки.Необходимы дальнейшие исследования, чтобы преодолеть все ключевые моменты, упомянутые выше, и разработать клинически применимую комбинированную терапию на основе CRISPR/Cas9. Что наиболее важно, для подтверждения концепции комбинированной терапии на основе CRISPR/Cas9 необходимо выяснить механизм, лежащий в основе синергизма между видами лечения. Результаты экспериментов с in vivo показали, что комбинированная терапия значительно превосходит любой из методов. Кроме того, предварительным условием для клинического применения комбинированной терапии на основе CRISPR/Cas9 являются оценки, подтверждающие отсутствие нецелевых эффектов и минимальную индукцию интерферона.

    Заключение и перспективы на будущее

    Несмотря на недавний прогресс и различные методы лечения, доказавшие свою эффективность, в настоящее время не существует эффективного лечения канцерогенеза, связанного с ВПЧ. Несмотря на то, что точные молекулярные мишени были охарактеризованы и было продемонстрировано несколько подходов к их ингибированию, отсутствие в настоящее время эффективного подхода к лечению представляет собой проблему, столь же важную, как и поиск новых методов для известных мишеней и механизмов.Тем не менее, использование комбинированных подходов к лечению с помощью CRISPR/Cas9, по-видимому, лучше всего подходит для клинических протоколов. С момента своего открытия CRISPR/Cas9 позволил исследовать роль отдельных генов в сложных клеточных процессах. Достижения в технологиях скрининга на основе CRISPR/Cas9 подпитывают ожидание новых открытий. Однако терапевтические средства на основе CRISPR/Cas9 столкнулись со многими препятствиями в клинических испытаниях, включая потенциальный нецелевой эффект, оптимизацию целевых участков, безопасность in vivo и ограниченный выбор систем доставки для лечения.Например, необходимо оптимизировать методы для эффективной и безопасной доставки компонентов CRISPR/Cas9 в нужные ткани. За последние 25 лет было проведено множество клинических испытаний генной терапии с использованием обычных эктопических векторов сверхэкспрессии [100, 101].

    Эти исследования дают многообещающие результаты для доставки генов с использованием как вирусных, так и невирусных векторов, которые потенциально могут быть адаптированы для доставки CRISPR/Cas9. Аденоассоциированные вирусные челночные векторы кажутся особенно многообещающими из-за их высокой эффективности в трансдукции широкого спектра типов клеток и их низкой цитотоксичности и иммуногенности.Еще одним препятствием для применения CRISPR/Cas9 у пациентов являются проблемы безопасности, связанные с потенциальными нецелевыми эффектами [102-107]. Для обнаружения потенциальных нецелевых сайтов использовались две дополнительные стратегии: (1) предвзятые методы, которые полагаются на алгоритмы биоинформатики для прогнозирования потенциальных нецелевых сайтов, и (2) беспристрастные методы, которые идентифицируют полногеномные DSB, генерируемые SN. Предвзятые методы в настоящее время не могут обнаружить большое количество нецелевых сайтов и поэтому стали методом, дополняющим непредвзятые методы.Действительно, было описано несколько беспристрастных технологий (WGS, захват IDLV, GUIDE-seq и LAM-HTGTS), которые пролили свет на реальную специфичность нескольких SN, подтвердили некоторые нецелевые сайты, предсказанные алгоритмами биоинформатики, и обнаружили многие другие. Все эти препятствия необходимо преодолеть, если мы хотим, чтобы лечение рака на основе CRISPR/Cas9 было успешным. CRISPR/Cas9 может стать надежным и простым инструментом редактирования генома после решения вышеупомянутых проблем. Благодаря простоте и адаптируемости CRISPR/Cas9 он открывает двери для выявления функций генов в биологии и исправления генных дефектов, наблюдаемых при заболеваниях.Например, недавние результаты глубокого секвенирования всего генома будут полезны для выбора подходящих сайтов-мишеней и разработки высокоспецифичной гРНК. Кроме того, ассоциации и синергизм между CRISPR/Cas9 и другими химио-/радиотерапевтическими агентами могут открыть новые возможности для лечения и улучшить клинические исходы у пациентов с раком шейки матки.

    Заявление о раскрытии информации

    Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

    Благодарности

    Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (грант No.81602295 к Шуай Чжэнь).

    Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY-NC-ND). Использование и распространение в коммерческих целях, а также любое распространение измененного материала требует письменного разрешения. Дозировка препарата: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор препарата и дозировка, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации.Тем не менее, в связи с продолжающимися исследованиями, изменениями в правительственных постановлениях и постоянным потоком информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на лекарства, читателю настоятельно рекомендуется проверять вкладыш в упаковке для каждого лекарства на предмет любых изменений в показаниях и дозировке, а также для дополнительных предупреждений. и меры предосторожности. Это особенно важно, когда рекомендуемый агент является новым и/или редко используемым лекарственным средством. Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и участникам, а не издателям и редакторам.Появление рекламы и/или ссылок на продукты в публикации не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности. Издатель и редактор(ы) отказываются от ответственности за любой ущерб людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в содержании или рекламе.

    Онкогенные типы ВПЧ, отличные от 16/18

    Первоначальный обзор доказательств

    Первоначально были предприняты систематические обзоры и модельные исследования для оценки сравнительной безопасности и эффективности различных стратегий, основанных на сортировке ЖБК у женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18).

    При первоначальной оценке для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и прогнозом LBC для pLSIL/LSIL мы сравнили следующие стратегии:

    • немедленная кольпоскопия
    • Последующее наблюдение через 12 месяцев и направление на кольпоскопию при положительном последующем тестировании на ВПЧ (независимо от типа ВПЧ) через 12 месяцев.

    При первоначальной оценке для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18), которым не проводится немедленная кольпоскопия, мы сравнили следующие стратегии:

    • повторное тестирование на ВПЧ через 12 и 24 месяца перед возвращением к 5-летнему скринингу при отрицательном результате обоих контрольных тестов
    • повторное тестирование на ВПЧ только через 12 месяцев, прежде чем вернуться к 5-летнему скринингу в случае отрицательного результата через 12 месяцев.

    Обновление фактических данных (несистематический обзор)

    В последующей (апрель 2020 г.) оценке новых данных Национального регистра скрининга рака (NCSR) из обновленного NCSP мы рассмотрели следующие изменения в ведении женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18), которые не проходят немедленная кольпоскопия, а также те, кто проходит повторное тестирование на ВПЧ через 12 месяцев, когда последующий тест на ВПЧ дает положительный результат на онкогенный ВПЧ (не 16/18):[2]

    • Если рефлекс LBC через 12 месяцев указывает на pHIL, HSIL, рак или железистую аномалию – рекомендуется направление на кольпоскопию (без изменений в лечении)
    • Если рефлекторный LBC через 12 месяцев не предсказывает pHSIL, HSIL, рак или аномалию желез, рекомендуется повторное повторное обследование на ВПЧ еще через 12 месяцев (т.е. 24 месяца после первоначального скрининга). Если обнаружение ВПЧ сохраняется при втором последующем тесте, женщину рекомендуется направить на кольпоскопию, независимо от результата рефлекторной БКК.

    Женщины, которые могут быть подвержены более высокому риску наличия высокодифференцированной аномалии, должны быть направлены на кольпоскопию при обнаружении ВПЧ через 12 месяцев, независимо от результата рефлекторной цитологии. Сюда входят следующие группы:

    • Женщины, просрочившие скрининг на два года или более на момент первоначального скрининга
    • Женщины, идентифицирующие себя как аборигены или жители островов Торресова пролива
    • Женщины в возрасте 50 лет и старше

    Существуют и другие группы женщин, которые не подпадают под эти рекомендации с отдельным руководством, в том числе:

    Находки доказательств

    Систематический обзор

    Систематический поиск литературы не выявил рандомизированных или псевдорандомизированных контролируемых испытаний, непосредственно посвященных одному из следующих вопросов:

    • безопасность и эффективность немедленной кольпоскопии для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC pLSIL/LSIL по сравнению с 12-месячной задержкой.
    • безопасность и эффективность повторного тестирования на ВПЧ через 12 и 24 месяца для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и отрицательным результатом исследования LBC или с прогнозом pLSIL/LSIL по сравнению с повторным тестированием на ВПЧ через 12 месяцев. только, прежде чем вернуться к 5-летнему скринингу.

    Стратегии поиска и критерии включения и исключения подробно описаны в Техническом отчете.

    Ввиду отсутствия исследований, непосредственно посвященных этим вопросам, был запланирован непрямой подход к обзору литературы, который был сосредоточен на бенчмаркинге (т.е. оценка основного порога риска для аномалий, которые могут развиться в цервикальную интраэпителиальную неоплазию 3 степени (CIN3) или инвазивный рак, который был принят в NCSP до обновления как требующий направления на кольпоскопию). Точно так же мы искали данные о контрольном (более низком) уровне риска, для которого в NCSP перед продлением было признано целесообразным 12-месячное последующее наблюдение. Эти «контрольные» риски сравнивали с рисками для женщин в обновленной NCSP с отрицательным результатом LBC или с прогнозом pLSIL/LSIL и положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18).

    Были рассмотрены контрольные показатели риска для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC для pLSIL/LSIL:

    • Контрольный показатель для наблюдения через 12 месяцев:  как рекомендовано для женщин с цитологией LSIL в NCSP перед продлением[3].
    • Контрольный показатель для направления на кольпоскопию 1 (цитологический прогноз pHIL/HSIL):  в соответствии с рекомендациями (и считается стандартом медицинской помощи) в предварительном NCSP[3]
    • Контрольный ориентир для кольпоскопии 2 (положительный результат теста на онкогенный ВПЧ (16/18)):  в соответствии с рекомендациями MSAC в обновленном NCSP.

    Были проведены систематические обзоры для выявления исследований, в которых изучался риск развития CIN3+ (CIN 3 или инвазивный рак шейки матки) среди женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и цитологическим исследованием pLSIL/LSIL, по сравнению с каждым из следующие группы:

    • женщина с цитологическим прогнозом pLSIL/LSIL, независимо от статуса ВПЧ
    • женщина с цитологическим прогнозом pHIL/HSIL, независимо от статуса ВПЧ
    • женщина с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (16/18) независимо от цитологического статуса.

    Стратегии поиска и результаты подробно описаны в Техническом отчете.

    Поиски выявили шесть соответствующих проспективных когортных исследований (уровень доказательности II): два лонгитюдных исследования[4][5] и четыре исследования, в которых сообщалось о результатах немедленной кольпоскопии[6][7][8][9][10]. [11][12][13][14] Ни одно из этих исследований не было специально разработано для сравнения рисков, связанных с конкретными онкогенными генотипами ВПЧ, и результатами конкретных цитологических исследований. В результате было невозможно определить, были ли подгруппы с онкогенными типами ВПЧ (не 16/18), pLSIL или LSIL аналогичны эталонным группам или контрольным группам в отношении смешанных факторов, таких как курение.Таким образом, все шесть исследований были оценены как имеющие высокий риск систематической ошибки.

    В обоих лонгитюдных исследованиях сообщалось о рисках CIN3+, связанных с онкогенным ВПЧ (не 16/18), цитологии LSIL и, в качестве эталона для 12-месячного наблюдения, всех цитологиях LSIL, независимо от статуса ВПЧ. В одном исследовании женщины находились под активным наблюдением в течение 2 лет и подвергались выходной кольпоскопии[4], а в другом — пассивно наблюдались в течение максимум 18 лет[5].

    В двух исследованиях[6][7][8][9][10][14] сообщалось о рисках CIN3+ при немедленной кольпоскопии у женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18), pLSIL (ASC-US, Bethesda 2001) или цитология LSIL и эталоны для немедленной кольпоскопии (цитология pHSIL/HSIL или положительный результат теста на ВПЧ (16/18)), а также эталон для 12-месячного наблюдения (все LSIL).

    Результаты этих исследований показали следующее:

    • Для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и цитологическим прогнозом LSIL риск CIN3+ был ниже, чем при 12-месячном контрольном наблюдении (цитология LSIL, независимо от статуса HPV) :
      • старше 2 лет в когортах старше 18 лет или старше 30 лет на исходном уровне
      • через 18 лет в когорте старше 16 лет на исходном уровне.
    • Для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18 ) и цитологическим прогнозом pLSIL/LSIL риск CIN3+, диагностированный при немедленной кольпоскопии, был постоянно меньше, чем половина риска для эталонных показателей немедленной кольпоскопии (цитологический прогноз pHSIL /HSIL или положительный результат теста на онкогенный ВПЧ (16/18 )) и аналогичный (если не менее) 12-месячному контрольному показателю последующего наблюдения (цитологический прогноз LSIL, независимо от статуса ВПЧ) в возрастных когортах >25 лет, > 21 год или >18 лет на исходном уровне.

    Второй систематический обзор был проведен для выявления исследований, в которых изучался риск поражения CIN3 или более высокой степени среди женщин, проходящих плановый скрининг шейки матки с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и отрицательным цитологическим исследованием, по сравнению со следующими группами:

    • Контрольный показатель наблюдения через 12 месяцев (женщины с цитологическим прогнозом pLSIL/LSIL, независимо от статуса ВПЧ)
    • женщина с цитологическим прогнозом pLSIL/LSIL и положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18).

    Не обнаружено исследований, соответствующих критериям включения. Стратегия поиска и результаты подробно описаны в Техническом отчете.

    Вернуться к началу

    Моделирование

    Результаты систематического обзора подтвердили, что для оценки безопасности и эффективности немедленной кольпоскопии необходим смоделированный анализ по сравнению с повторным тестом на ВПЧ через 12 месяцев у женщин с положительным онкогенным тестом на ВПЧ (не 16/18). результат и рефлекторный LBC предсказание pLSIL/LSIL при сортировке.В моделирующем исследовании оценивались эффекты альтернативных стратегий на уровне популяции в рамках национальной программы первичного скрининга на ВПЧ с частичным генотипированием для женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC pLSIL/LSIL. Моделирование проводилось для женщин, не вакцинированных против ВПЧ, и для когорт, которым была предложена вакцинация.

    Сравнение вариантов у женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC для pLSIL/LSIL

    Сравнение 1:

    • (Вариант A) последующее наблюдение с тестированием на ВПЧ через 12 месяцев с последующей кольпоскопией для лиц с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (любого типа) через 12 месяцев или возвращением к обычному 5-летнему скринингу, если онкогенный ВПЧ не обнаружен в 12 месяцев
    • (Вариант B) направление на кольпоскопию.

    Сравнение 2:

    • (вариант A) см. выше
    • (Вариант C) направление на последующее наблюдение с тестированием на ВПЧ через 12 месяцев и 24 месяца с немедленной кольпоскопией для лиц с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (любого типа) при последующем тесте или возврате к обычному режиму каждые 5 лет скрининг, если онкогенный ВПЧ не обнаружен в обоих последующих тестах.
    Резюме результатов

    Результаты подробно описаны в отчетах о моделировании.

    Сравнение 1: 12-месячное наблюдение в сравнении с немедленной кольпоскопией

    Моделирование, сравнивающее 12-месячное наблюдение с немедленным направлением на кольпоскопию у женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC для pLSIL/LSIL , предсказывало следующее:

    • Для женщин из этой группы, проходящих 12-месячное наблюдение (Вариант А), 20-летний риск развития инвазивного рака шейки матки (рис. 6.1) ниже, чем риск для женщин с прогнозом LSIL при скрининговом цитологическом исследовании в дооперационном периоде. -продление НМТП (т.е. ниже, чем принятый эталонный риск для 12-месячного наблюдения в Австралии).
    • Согласно прогнозам, обновленный NCSP, включающий 12-месячное наблюдение  для женщин из этой группы (и другие рекомендации настоящего руководства), снизит заболеваемость раком шейки матки и смертность от него на 31–36 % в невакцинированных когортах и ​​на 24–29 %. % в когортах, которым была предложена вакцинация, по сравнению с NCSP до продления.
    • Обновленный NCSP, включающий немедленную кольпоскопию  для женщин в этой группе (и включающий другие рекомендации в этом руководстве), по прогнозам, снизит заболеваемость раком шейки матки и смертность на 32–37% в непривитых когортах и ​​на 27–32% в предлагаемых когортах. вакцинации по сравнению с NCSP перед продлением.
    • Для женщин в этой группе немедленное направление на кольпоскопию обеспечивает постепенное снижение заболеваемости и смертности от рака шейки матки на 1–3% по сравнению с 12-месячным последующим наблюдением. Тем не менее, направление на кольпоскопию для этой группы значительно увеличивает количество кольпоскопий в обновленной NCSP: для предотвращения дополнительного случая рака шейки матки требуется более 650 кольпоскопий по сравнению с 12-месячным последующим наблюдением.
    • Направление к кольпоскопии для этой группы будет очень экономически неэффективным, с дополнительным коэффициентом эффективности затрат > 100 000 долларов США на каждый сохраненный год жизни (LYS) по сравнению с 12-месячным последующим наблюдением.
    • Направление на кольпоскопию только женщинам в возрасте старше 45 лет в этой группе является более рентабельным, с дополнительным коэффициентом экономической эффективности 40 000 долларов США/сл.с. когорты, и 41 000 долларов США/LYS (95% CrI: 38 000–44 000 долларов США/LYS) в когортах, которым была предложена вакцинация.

    Рисунок 6.1. Прогнозируемый 20-летний риск рака шейки матки у женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC pLSIL/LSIL

    Рис. 6.1

    Примечание. Черная горизонтальная линия на каждом рисунке указывает на риск в рамках NCSP перед продлением для женщин с цитологическим прогнозом LSIL при обычном скрининговом посещении и отрицательным цитологическим тестом в предыдущие 2 года.

    Сравнение 2: варианты последующего наблюдения (12 и 24 месяца по сравнению только с 12 месяцами)

    Моделирование сравнения наблюдения через 12 месяцев и 24 месяца, с последующим наблюдением только через 12 месяцев, у женщин с положительным результатом теста на онкогенный ВПЧ (не 16/18) и рефлекторным прогнозом LBC pLSIL/LSIL при индексном скрининге посещение  предсказал следующее:

    • Проведение 12-месячного и 24-месячного наблюдения приводит к разнице в заболеваемости и смертности от рака шейки матки <1% и разнице в кольпоскопиях <1% по сравнению с 12-месячным последующим наблюдением.
    • Проведение как 12-месячного, так и 24-месячного последующего наблюдения для этой группы было бы очень нерентабельным с дополнительным коэффициентом экономической эффективности > $300 000/LYS по сравнению только с 12-месячным последующим наблюдением.
    • Ограничение 12-месячного и 24-месячного последующего наблюдения женщинами старше 55 лет в этой группе остается экономически неэффективным по сравнению с 12-месячным последующим наблюдением. Дополнительный коэффициент «затраты-эффективность» составляет > 65 000 долларов США на LYS, если 12-месячное и 24-месячное наблюдение используется для женщин старше 55 лет, по сравнению с проведением 12-месячного наблюдения только для женщин всех возрастов.

    Подробное описание допущений, калибровки и результатов модели представлено в отчетах о моделировании.

    Хотя обновление этого Руководства в 2020 г. по ведению женщин со средним риском, у которых сохраняется ВПЧ-положительный статус в течение 12/24 месяцев, не было явно смоделировано на основе анализа данных NCSR 2020 г. (см. ниже), общие преимущества на уровне населения, смоделированные для обновленный НМТП по сравнению с предварительно обновленным НМТП, вероятно, будут аналогичны первоначально смоделированным.

    Вернуться к началу

    Обзор данных НМТП

    В 2020 г. был проведен обзор данных за первые 2 года обновленной NCSP для женщин, классифицированных как имеющие более высокий или средний риск рака шейки матки по их базовому скрининговому тесту шейки матки с последующей кольпоскопией и/или гистологическим исследованием, зарегистрированным в NCSR. Были включены следующие данные:

    • все результаты для женщин с высоким и средним риском с 1 декабря 2017 г. по 31 декабря 2019 г. (данные получены 14 января 2020 г.)
    • все формы оценки кольпоскопии и MBS, закодированные и заполненные NCSR, касающиеся посещений до 16 апреля 2020 г. (данные получены 22 сентября 2020 г.)
    • , а также все формы гистологической оценки и MBS, закодированные и заполненные NCSR, относящиеся к образцам, собранным до 16 апреля 2020 г. (данные получены 22 сентября 2020 г.).

    Для сравнительного анализа исходы для женщин со средним риском, у которых результат последующего анализа на ВПЧ (не 16/18), сравнивали с исходами для женщин с более высоким риском на исходном уровне (таблицы 6.1, 6.2) [2].


    Таблица 6.1. Результаты для группы повышенного риска в соответствии с базовым тестом (на основе данных NCSR за апрель 2020 г.)

    Результат исходного теста

    Гистологически

    подтверждено CIN2+

    Гистологически

    подтверждено CIN3+

    Инвазивный

    рак шейки матки

    ВПЧ 16/18 17.8–19,5% 12,6–14,0% 0,88–0,96%

    Прогноз ВПЧ (не 16/18) и ББК

    pHSIL, HSIL или железистый

    55,4–58,6% 35,9–38,5% 0,66–0,76%

    Источник: Национальная программа скрининга шейки матки[2]

    Диапазоны отражают вариации в зависимости от того, ограничиваются ли гистологические результаты возникновением в течение 6 месяцев после направления.

    Таблица 6.2. Исходы для женщин с исходно промежуточным риском, у которых результат последующего анализа ВПЧ (не 16/18), в соответствии с прогнозом LBC при последующем тесте (на основе данных NCSR за апрель 2020 г.)

    915,8%
    Прогноз LBC

    Гистологически

    подтверждено CIN2+

    Гистологически

    подтверждено CIN3+

    Инвазивный

    рак шейки матки

    pHSIL, HSIL или железистый 54.1-55,8% 32.1-33,8% 0.32-0116
    отрицательный, PLSIL или LSIL 8.1-8,5% 3,1-3,4% 0,01-0102%

    Источник: Национальная программа скрининга шейки матки[2]

    .

    Диапазоны отражают вариации в зависимости от того, ограничиваются ли гистологические результаты возникновением в течение 6 месяцев после направления.




    Анализ показывает, что по сравнению с другими группами, которые направляются на кольпоскопию, риск CIN2+, CIN3+ и рака шейки матки значительно ниже у женщин с промежуточным риском тест на ВПЧ (не 16/18) и у которых прогноз LBC отрицательный, pLSIL или LSIL.В этой группе женщин мы сравнили риски для женщин в возрасте до 50 лет с рисками для женщин в возрасте 50 лет и старше (таблица 6.3) [2].


    Таблица 6.3. Исходы для женщин с исходно промежуточным риском, у которых результат последующего теста (ВПЧ (не 16/18) и прогноз LBC отрицательный, pLSIL или LSIL, в зависимости от возраста (на основе данных NCSR за апрель 2020 г.)

    Возраст

    Гистологически

    подтверждено CIN2+

    Гистологически

    подтверждено CIN3+

    Инвазивный

    рак шейки матки

    <50 лет 10.08% 40116 4,0% 0,02%
    3.4% 1,5% Нет случаев Выявлено Нет случаев Выявлено
    Источник: Национальная программа скрининга шейки матки [2]


    Следует отметить, что женщины в возрасте 50 лет и старше с ВПЧ-положительным статусом без видимого поражения при кольпоскопии подвергаются более высокому риску скрытой аномалии в канале (по сравнению с более молодыми женщинами с ВПЧ). положительный).Принимая во внимание этот вопрос и применяя принцип предосторожности, среди женщин с промежуточным риском, у которых последующий тест на ВПЧ (не 16/18), прогноз LBC отрицательный, pLSIL или LSIL, прямое направление на колоноскопию все же следует рекомендовать женщинам старше 50 лет. возраст или старше. Важно отметить, что пожилые женщины, направляемые на кольпоскопию на этом основании, у которых, вероятно, есть ТЗ 3 типа, не подвергаются диагностическому иссечению ТЗ без гистологических или цитологических признаков поражения высокой степени (см. Рекомендацию 8.12).

    Кроме того, другие группы женщин могут подвергаться более высокому риску наличия аномалии высокой степени, и опять же, применяя принцип предосторожности, среди женщин с промежуточным риском, у которых последующий тест на ВПЧ (не 16/18), прогноз LBC отрицательный, pLSIL или LSIL, прямое направление на колоноскопию по-прежнему рекомендуется для:

    • Женщины, прошедшие скрининг на два или более года позже первоначального скринингового теста шейки матки
    • Женщины, идентифицирующие себя как аборигены или жители островов Торресова пролива

    Женщины, идентифицирующие себя как аборигены или жители островов Торресова пролива, как известно, имеют более высокие показатели заболеваемости и смертности от рака шейки матки.Общепрограммных данных о риске аномалий высокой степени у женщин из числа аборигенов или жителей островов Торресова пролива не хватает из-за исторического отсутствия данных о статусе коренного населения в регистрах скрининга и сохраняющегося низкого уровня полноты этой информации в Национальном онкологическом Проверочный регистр.

    Leave a Reply

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2022 © Все права защищены.