学术前沿|浅谈HPV结构与基因组
导 言
人乳头瘤病毒(HPV)几乎导致所有宫颈癌和男性及女性的其他解剖部位的许多癌症,因此HPV对于宫颈癌是必要的,但并不是必然的,同时包括其他因素,如宿主和病毒遗传学等。
在过去的十年中,HPV全基因组测序已经确定,即使是精细规模的型内HPV变异也会影响癌前/癌症风险,并且这些风险因组织学和宿主种族/种族而异。
因此,这里就HPV的结构和基因组做一个说明,用于更好了解HPV的构造和致癌性,以更好地理解、预防和治疗宫颈癌这种可归因于感染的癌症。
HPV与HPV基因组
HPV具有约7.9kb的环状双链DNA基因组,其由上游调节区(URR)、具有单独的(AT)n和多聚-T重复的基因间非编码区(NCR)和8个主要表达的蛋白编码开放阅读框(ORF)组成。ORF根据其在病毒生命周期期间的大致表达时间命名,其中“E”表示早期,“L”表示晚期:E6、E7、E1、E2、E4、E5、L2和L1(图1;表1)。除了主要的ORF之外,长度通常为12 2/3密码子的E8,在感染的某些阶段被剪接到E2以形成E8-E2。
E6和E7是主要的HPV癌蛋白。在致癌类型中,E6和E7分别降解p53和pRb。它们还与许多其他宿主细胞蛋白相互作用以延迟分化、促进DNA复制和逃避宿主免疫。E6和E7的持续表达被认为是维持宫颈癌所必需的。

E5是一种辅助癌蛋白,在肿瘤发生中起支持作用,但不是必需的。E5的特征在于高疏水性、跨膜区和MHC/HLA(主要组织相容性复合体/人白细胞抗原)I类分子的下调,从而破坏肽向细胞毒性(CD 8+)T细胞的呈递。至少有四个不同的E5 ORF进化组(E5α、E5β、E5γ、E5δ)散布在缺乏E5的HPV类型中,这对于比较分析是重要的。E5α是致癌性HPV中存在的基团。
E1(解旋酶)和E2(DNA结合蛋白)是参与复制和基因组维持的核心病毒蛋白。全长E2将病毒基因组拴系到宿主染色体上以分布到子细胞。E2还在病毒生命周期的某些时间点下调E6和E7。较短的E8^E2剪接产物在基底上皮中表达以抑制病毒复制并维持低病毒拷贝数,并且这被认为在避免免疫检测中起作用。
E4被认为有助于基因组扩增和病毒体释放,并且是最高表达的ORF之一。E8(E1内的38个核苷酸)和E4(E2内的263-284个核苷酸)都是框外重叠ORF,即它们的全序列被编码在其他ORF的替代阅读框中(图1)。
L1和L2分别是病毒二十面体衣壳的主要和次要结构蛋白。因为L1通常是最保守(最小可变)的ORF,其序列用于定义HPV类型。具体而言,如果分离株的L1核苷酸序列与任何先前定义的类型差异≥10%,则指定为新的HPV类型。然而,L1确实包含五个高度可变的片段,每个片段约10-30个密码子,编码面向外的环。这些环含有L1的中和抗体表位,这是疫苗诱导的免疫所必需的。因此,用于定义不同类型的L1中的遗传差异对应于抗原差异,并且可能反映了免疫逃逸的自然选择。

结论
尽管针对HPV的高效疫苗已应用于市场,但致癌性HPV每年仍导致全球约60万例新发宫颈癌。因此,理解HPV致癌性的遗传基础仍然很重要,特别是独特的致癌性HPV16型的遗传基础。
E6/E7蛋白作为致癌蛋白,与癌症的发生和发展密切相关,而针对E6/E7基因的检测,也是目前最先进的用于宫颈癌筛查的手段之一。
E6/E7 DNA检测靶点
以致癌基因E6/E7 DNA为检测靶点,相比L1减少约10%高级别病变中的漏检。
HPV全分型
25种HPV型别全分型,对高中危型别持续感染的风险管理提供更有价值的评估手段。
PCR毛细电泳片段分析法
单管多重技术(采用多重PCR技术,在一个反应管中同时对多个靶点进行特异性扩增,最终通过毛细电泳分析,根据扩增片段长度的不同对型别进行区分),双重质控和防污染体系,提供更简易精准的HPV筛选手段。
参考文献及资料
Chase W. Nelson, Lisa Mirabello, Human papillomavirus genomics: Understanding carcinogenicity, Tumour Virus Research, 2023 Feb. 20, https://doi.org/10.1016/j.tvr.2023.200258