Cơ chế phân tử của quá trình lây nhiễm HPV (Human Papilloma Virus) và Ung thư cổ tử cung

HPV (human papillomaviruses) nhiễm vào tế bào biểu mô và gây ra một loạt các tổn thương mô từ dạng mụn cóc cho đến tân sinh và ung thư ở cổ tử cung. Cho đến nay đã xác định được hơn 100 típ HPV, với một phân nhóm được phân loại là nguy cơ cao. ADN của HPV nguy cơ cao được tìm thấy ở hầu hết các trường hợp ung thư cổ tử cung (>99,7%), với HPV16 là típ phổ biến nhất ở cả hai dạng là bệnh tổn thương ở mức độ thấp và tân sinh ở cổ tử cung, và gây nên khoảng 50% các trường hợp ung thư cổ tử cung.

THÔNG TIN CẬP NHẬT Cơ chế phân tử trình lây nhiễm HPV (Human Papilloma Virus) Ung thư cổ tử cung Phần 1: Một số kiện phân tử quan trọng trình diễn tiến ung thư John DOORBAR* Hiệu đính bởi: Lê Quang Thanh** Tóm tắt HPV (human papillomaviruses) nhiễm vào tế bào biểu mô gây loạt tổn thương mô từ dạng mụn cóc tân sinh ung thư cổ tử cung Cho đến xác định 100 típ HPV, với phân nhóm phân loại nguy cao ADN HPV nguy cao tìm thấy hầu hết trường hợp ung thư cổ tử cung (>99,7%), với HPV16 típ phổ biến hai dạng bệnh tổn thương mức độ thấp tân sinh cổ tử cung, gây nên khoảng 50% trường hợp ung thư cổ tử cung Khi HPV nhiễm vào tế bào biểu mơ gen virus diện dạng độc lập với tế bào chủ lớp tế bào đáy Lúc tế bào bị nhiễm di chuyển lên bề mặt biểu mơ, q trình biểu gen virus kiểm soát chặt chẽ Mơ hình biểu gen virus tổn thương cổ tử cung mức độ thấp (low-grade) tương tự với mơ hình quan sát thấy dạng mụn cóc típ HPV khác gây Các dạng tân sinh mức độ cao cho thấy mức độ lây nhiễm yếu thể việc trình biểu gen virus bị cản điều hòa, chu trình sinh sản bình thường virus khơng thể hoàn tất Hầu hết trường hợp ung thư cổ tử cung phát sinh vùng chuyển tiếp điểm tiếp nối biểu mô lát tầng/trụ cổ tử cung, vị trí cho nơi mà lây nhiễm sản sinh hỗ trợ không hiệu Protein E6 E7 chủng nguy cao làm tế bào tăng sinh thông qua tương tác với protein vùng PDZ Rb (Retinoblastoma), góp phần hình thành tân sinh Trong q trình phân hủy protein p53 thông qua hoạt động protein E6 ngăn chặn trình sửa chữa đột biến gen tế bào Ung thư thường phát sinh cá thể khơng thể phục hồi sau lây nhiễm có gen tiền ung thư biểu kéo dài hàng năm hay thập kỷ Ở hầu hết cá thể, đáp ứng miễn dịch dẫn tới việc virus bị đào thải, đẩy virus vào dạng tiềm tàng dạng triệu chứng tế bào lớp đáy Virus HPV (Human Papilloma Virus) bệnh Virus HPV gây phổ rộng tổn thương biểu mơ Có 100 típ HPV xác định dựa phân tích giải trình tự AND,1 loại tìm thấy gây nhiễm vị trí biểu mơ đặc trưng.2 Những típ HPV có liên quan tới ung thư cổ tử cung phân loại típ HPV nguy cao Trong đó, HPV16 típ HPV * Khoa Vi sinh học, Viện nghiên cứu y học quốc gia, Ridgeway, Mill Hill, London NW7 1AA, Anh Quốc ** ThS.BS., Bệnh viện Từ Dũ, DĐ: 0913726745, Email: quangthanhbvtd@yahoo.com nguy cao thường gặp dân số chung, gây nên khoảng 50% trường hợp ung thư cổ tử cung Những típ HPV nhiễm niêm mạc cịn lại xếp vào nhóm nguy trung bình thấp tùy thuộc vào suất độ tìm thấy ung thư Các típ HPV nguy thấp, ví dụ HPV11, tìm thấy trường hợp ung thư quan trọng y khoa chúng gây mào gà sinh dục 33 THỜI SỰ Y HỌC, Chuyên đề SỨC KHỎE SINH SẢN, Tập 16, Số 2, Tháng – 2016 Dự đoán khoảng 20% trường hợp CIN1 diễn tiến thành CIN2 khoảng 30% tổn thương loại diễn tiến sang dạng tân sinh nguy hiểm không chữa trị Khoảng 40% tổn thương CIN3 diễn tiến thành ung thư,3 với dạng tân sinh cổ tử cung thường xuất vùng chuyển tiếp cổ tử cung, nơi có tế bào biểu mơ trụ vùng kênh cổ tử cung gặp tế bào biểu mơ lát tầng vùng ngồi cổ tử cung Sự mở rộng phạm vi tế bào biểu mô trụ lát tầng khu vực thay đổi rõ rệt suốt đời sống người phụ nữ, vị trí khởi phát ung thư hầu hết trường hợp Có đề xuất vùng chuyển tiếp tế bào vị trí tối ưu để hồn tất chu trình sinh sản virus HPV nguy cao HPV16 Một số kiện phân tử quan trọng trình diễn tiến ung thư Việc phát tổn thương cổ tử cung condyloma phẳng, LSIL, HSIL hay ung thư cổ tử cung xâm lấn phản ánh thay đổi mặt phân tử q trình biệt hóa tế bào biểu mơ bình thường xảy sau lây nhiễm virus Quá trình sinh sản virus bề mặt biểu mơ phụ thuộc vào trình tự thời điểm biểu sản phẩm gen virus (Hình 1, 2),4,5 với thời điểm cho kiện trở nên rối loạn dần suốt trình hình thành tân sinh Ở trường hợp HSIL, trình khuếch đại gen virus xảy gần bề mặt biểu mô trường hợp condyloma LSIL, biểu protein lớp vỏ virus bị trì hỗn.5 Cơ sở phân tử cho thay đổi chưa hiểu rõ, vài trường hợp cho thấy thay đổi mức độ biểu E6 E7 xảy sau tích hợp gen virus vào nhiễm sắc thể tế bào chủ Sự tích hợp gen HPV vào nhiễm sắc thể tế bào chủ kiện quan trọng diễn tiến hầu hết trường hợp ung 34 thư cổ tử cung Mặc dù kiện xảy ngẫu nhiên gen, vài nghiên cứu có vị trí ưu tiên lựa chọn cho việc tích hợp điểm thường dễ gãy gợi ý thay đổi biểu gen hay gần vị trí tích hợp góp phần q trình phát triển ung thư.6 Tuy nhiên rõ ràng việc tích hợp (thường dẫn tới hệ E2) dẫn tới rối loạn điều hòa biểu E6/E7, điều quan trọng cho việc tăng cường phát triển tế bào ung thư cổ tử cung Sự cần thiết gen việc trì kiểu hình ung thư thể rõ qua nghiên cứu nhằm mục đích ức chế hoạt động gen sinh ung tế bào ung thư cổ tử cung Sự diện khắp nơi vùng E6/E7 gen virus theo sau q trình tích hợp vào nhiễm sắc thể tế bào chủ thường xảy với việc hay phá hủy trình tự mã hóa hầu hết E1, E2 E4 virus Protein E2 virus có tác động ngăn cản tăng sinh tế bào thơng qua việc điều hịa URR (vùng điều hồ thượng nguồn) virus gây ngừng chu trình tế bào pha G2.7,8 Mặc dù ADN HPV tích hợp tìm thấy hầu hết trường hợp ung thư cổ tử cung, yếu tố khác tác động tới phát triển sang thương tiền ung thư quan sát thấy tân sinh biểu mô lát tầng Mặc dù nhiều típ HPV lây nhiễm cổ tử cung, có típ nguy cao có mối liên hệ mật thiết với ung thư cổ tử cung hoạt động đặc trưng gen tiền ung thư nhóm Chỉ protein E7 nhóm nguy cao kích hoạt bất thường trung thể nuôi cấy tế bào động vật chuyển gen,9,10 protein E7 nhóm nguy cao cho hoạt động chất tạo đột biến phân bào, hoạt động làm tăng khả xuất lỗi qua chu kỳ phân chia tế bào.11 Cũng E7, protein E6 có khác biệt chức típ HPV nguy cao THƠNG TIN CẬP NHẬT Hình A Cấu trúc gen chu trình sống virus HPV Bộ gen virus HPV16 (7904 bp) thể vòng tròn màu đen với promoter sớm (p97) muộn (p670) dạng mũi tên Sáu khung đọc mở (ORF) sớm E1, E2, E4, E5 (màu xanh lá) E6, E7 (màu đỏ) biểu từ p97 hay p670 giai đoạn khác suốt q trình biệt hóa tế bào biểu mơ Các ORF muộn L1 L2 (màu vàng) biểu nhờ p670, sau loạt biến đổi mRNA trình polyadenyl hóa vị trị sử dụng từ vị trí polyadenyl hóa sớm (PAE) tới muộn (PAL) Tất gen virus mã hóa mạch gen ADN mạch đơi Vùng kiểm sốt dàu (LCR từ vị trí 7156 tới 7184) mở rộng cho phép nhận diện vị trí gắn E2 yếu tố TATA promoter p97 Vị trí gắn E1 SP1 thể Hình B Quá trình xâm nhiễm HPV vào tế bào Các kiện quan trọng xảy theo sau trình xâm nhiễm thể hình vẽ bên tay trái Lớp biểu bì thể có màu với lớp chân bì (da) nằm phía có màu xám Các lớp tế bào khác diện biểu mô diễn giải bên tay trái Các tế bào biểu bì biểu thị chu trình tế bào thể có nhân màu đỏ Sự diện tế bào phía lớp đáy hệ trình lây nhiễm virus, cụ thể trình biểu gen tiền ung thư E6, E7 virus Sự biểu protein virus cần thiết cho việc chép gen virus xảy tế bào biểu E6 E7 hoạt hóa p670 lớp biểu mơ bên (các tế bào có màu xanh có nhân đỏ) Gen L1 L2 (màu vàng) biểu khu vực tế bào có chứa ADN virus khuếch đại lớp biểu mơ phía Các tế bào chứa thể xâm nhiễm virus thường bong khỏi bề mặt biểu mơ (là tế bào màu xanh có nhân màu vàng) Ở mơ da, q trình tiếp sau phân hủy nhân hình thành vảy xếp tầng Thời điểm lan rộng biểu protein virus tóm tắt mũi tên nằm bên phải hình Hệ việc biểu sản phẩm gen virus theo trật tự thể hình phần ngồi bên tay phải Quá trình biểu E6 E7 E1, E2, E4 E5 diện mức thấp cho phép trì gen virus (duy trì gen/tăng sinh tế bào) Sự gia tăng mức độ protein chép tạo điều kiện cho trình khuếch đại gen virus diễn dễ dàng Protein L2 xuất khởi việc đóng gói gen virus, với biểu L1 cho phép hình thành thể virus xâm nhiễm Protein E4 tích tụ gần với bề mặt biểu mơ làm tăng cường hiệu giải phóng virus 35 THỜI SỰ Y HỌC, Chuyên đề SỨC KHỎE SINH SẢN, Tập 16, Số 2, Tháng – 2016 Hình 2: Những thay đổi kiểu biểu dẫn tới diễn tiến ung thư cổ tử cung Trong suốt trình diễn tiến thành ung thư, trình biểu gen virus bị thay đổi Ở trường hợp CIN1 (LSIL), thứ tự kiện xảy tương tự với kiện quan sát thấy vùng tổn thương có khả lây nhiễm (mơ hình hóa hình ngồi bên trái) Tuy nhiên CIN2 CIN3 trình xảy kiện muộn bị cản trở, thứ tự kiện khơng bị thay đổi q trình tạo thể virus xâm nhiễm bị hạn chế nhỏ dần vào khu vực gần bề mặt biểu mô Q trình tích hợp trình tự HPV vào gen vật chủ hỗ trợ cho thay đồi dẫn tới tiếp tục cản trở điều hòa biểu protein E7 (và protein cần cho trình chép E1 E2 bị đi) Ở trường hợp ung thư cổ tử cung (hình ngồi bên phải), giai đoạn sinh sản vịng đời virus khơng hỗ trợ gen độc lập virus tế bào nguy thấp Một khác biệt có liên quan tới diễn tiến ung thư khả protein E6 típ nguy cao tạo phức hợp ba thành phần với p53 ubiquitin ligase E6AP (protein gắn E6) tế bào dẫn tới việc phân hủy p53 qua trung gian proteasome.12 Protein E6 típ nguy thấp gắn vào p53 với lực thấp so với típ nguy cao có khả gắn với E6AP kích hoạt phân hủy p53.12,13 Việc đáp ứng sửa sai ADN qua trung gian p53 tế bào có biểu E6 HPV nguy cao dẫn tới việc tích tụ thay đổi thứ cấp bên nhiễm sắc thể tế bào chủ, sau dẫn tới ung thư Mặc dù biểu khác thường gen tiền ung thư típ nguy cao gây ảnh hưởng tới việc phát triển ung thư cổ tử cung, biểu riêng rẽ protein cho không đủ tác dụng protein virus khơng thể hồn tồn thay đổi tế bào sừng hố người ni cấy.14 Có giả thuyết thường chấp nhận trình phát sinh ung thư qua trung gian papillomavirus địi hỏi phải có tích luỹ thêm thay đổi di truyền xảy qua 36 thời gian sau bị xâm nhiễm ban đầu Độ tuổi trung bình phụ nữ có ung thư cổ tử cung xâm lấn vào khoảng 50 tuổi, độ tuổi trung bình phụ nữ có HSIL khoảng 28 cho thấy hầu hết ca có giai đoạn tiền ung thư kéo dài nhằm tích luỹ biến đổi di truyền thứ cấp Mặc dù biến đổi di truyền thứ cấp xảy ngẫu nhiên, diện chất chuyển hóa thuốc chất tiết cổ tử cung cho yếu tố nguy cho phát triển thành ung thư cổ tử cung 18, điều ghi nhận có tỉ lệ định chất gây ung thư thuốc tìm thấy với nồng độ cao dịch tiết cổ tử cung nhóm phụ nữ hút thuốc 15 Sinh nở nhiều việc dủng thuốc ngừa thai dạng uống thời gian dài có liên quan tới việc gia tăng nguy cơ.16,17 Kết luận Protein E6/E7 biểu suốt chu trình sống virus sau cổ tử cung bị lây nhiễm, nồng độ protein kiểm soát chặt chẽ chế điều hoà biểu gen virus Protein E2 đóng vai trị quan trọng điều hồ biểu protein E6/E7 Q THƠNG TIN CẬP NHẬT trình tích hợp thường dẫn tới hệ E2, dẫn tới cản trở điều hịa biểu E6/E7 Việc điều hoà biểu protein E6/E7 yếu tố thuận lợi dẫn đến ung thư cổ tử cung Tài liệu tham khảo Bernard, H U (2005) The clinical importance of the nomenclature, evolution and taxonomy of human papillomaviruses J Clin Virol 32 (Suppl 1), S1–S6 Villiers de, E M (2001) Taxonomic classification of papillomaviruses Papillomavirus Rep 12, 57–63 Peto, J., Gilham, C., Fletcher, O and Matthews, F E (2004) The cervical cancer epidemic that screening has prevented in the UK Lancet 364, 249–256 Peh, W L., Middleton, K., Christensen, N et al (2002) Life cycle heterogeneity in animal models of human papillomavirus-associated disease J Virol 76, 10401–10416 Middleton, K., Peh, W., Southern, S A et al (2003) Organisation of the human papillomavirus productive cycle during neoplastic progression provides a basis for the selection of diagnostic markers J Virol 77, 10186–10201 Yu, T., Ferber, M J., Cheung, T H., Chung, T K., Wong, Y F and Smith, D I (2005) The role of viral integration in the development of cervical cancer Cancer Genet Cytogenet 158, 27–34 Fournier, N., Raj, K., Saudan, P et al (1999) Expression of human papillomavirus 16 E2 protein in Schizosaccharomyces pombe delays the initiation of mitosis Oncogene 18, 4015– 4021 Frattini, M G., Hurst, S D., Lim, H B., Swaminathan, S and Laimins, L (1997) Abrogation of a mitotic checkpoint by E2 proteins from oncogenic human papillomaviruses correlates with increased turnover of the p53 tumour suppressor protein EMBO J 16, 318–331 9 Duensing, S., Duensing, A., Flores, E R., Do, A., Lambert, P F and Munger, K (2001) Centrosome abnormalities and genomic instability by episomal expression of human papillomavirus type 16 in raft cultures of human keratinocytes J Virol 75, 10 Schaeffer, A J., Nguyen, M., Liem, A et al (2004) E6 and E7 oncoproteins induce distinct patterns of chromosomal aneuploidy in skin tumors from transgenic mice Cancer Res 64, 538–546 11 Duensing, S and Munger, K (2004) Mechanisms of genomic instability in human cancer: insights from studies with human papillomavirus oncoproteins Int J Cancer 109, 157–162 12 Huibregtse, J M., Scheffner, M and Howley, P M (1993) Localization of the E6AP regions that direct human papillomavirus E6 binding, association with p53 and ubiquitination of associated proteins Mol Cell Biol 13, 4918– 4927 13 Storey, A., Thomas, M., Kalita, A et al (1998) Role of a p53 polymorphism in the development of human papillomavirus-associated cancer Nature (London) 393, 229–234 14 Hawley-Nelson, P., Vousden, K H., Hubbert, N L., Lowy, D R and Schiller, J T (1989) HPV16 E6 and E7 proteins cooperate to immortalize human foreskin keratinocytes EMBO J 8, 3905–3910 15 Castle, P E (2004) Beyond human papillomavirus: the cervix, exogenous secondary factors and the development of cervical precancer and cancer J Low Genit Tract Dis.8, 224–230 16 Moodley, J (2004) Combined oral contraceptives and cervical cancer Curr Opin Obstet Gynecol 16, 27–29 17 Hellberg, D and Stendahl, U (2005) The biological role of smoking, oral contraceptive use and endogenous sexual steroid hormones in invasive squamous epithelial cervical cancer Anticancer Res 25, 3041–3046 37 ... tất chu trình sinh sản virus HPV nguy cao HPV1 6 Một số kiện phân tử quan trọng trình diễn tiến ung thư Việc phát tổn thư? ?ng cổ tử cung condyloma phẳng, LSIL, HSIL hay ung thư cổ tử cung xâm lấn... típ HPV lây nhiễm cổ tử cung, có típ nguy cao có mối liên hệ mật thiết với ung thư cổ tử cung hoạt động đặc trưng gen tiền ung thư nhóm Chỉ protein E7 nhóm nguy cao kích hoạt bất thư? ??ng trung... thuốc chất tiết cổ tử cung cho yếu tố nguy cho phát triển thành ung thư cổ tử cung 18, điều ghi nhận có tỉ lệ định chất gây ung thư thuốc tìm thấy với nồng độ cao dịch tiết cổ tử cung nhóm phụ nữ