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2022-12
Citation
引文
宮頸癌是常見的婦科惡性腫瘤之一，根據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)，2020年全年宮頸癌全球新發(fā)病例60.4萬，是僅次于乳腺癌的威脅女性健康的第二大「癌癥殺手」。
眾所周知，HPV是促進宮頸癌發(fā)生發(fā)展的重要病原體。但是研究表明，80%以上的女性在其一生中都會感染HPV，其中2%的女性會患上宮頸癌。這暗示著HPV致癌需要一定條件。研究發(fā)現(xiàn)，除HPV外，沙眼衣原體（C. trachomatis）也是宮頸感染的常見病原體。在浸潤性宮頸癌和卵巢癌患者中，沙眼衣原體合并HPV感染的發(fā)生率增加。病毒和細(xì)菌“合謀”加快疾病發(fā)生和發(fā)展已不少見，然而，HPV和沙眼衣原體是否會加速宮頸癌發(fā)展以及合并感染的動力學(xué)和潛在機制尚不清楚。
研究背景和結(jié)論
聯(lián)合感染一直被懷疑會導(dǎo)致宮頸癌，但由于體外模型無法再現(xiàn)宮頸上皮，因此很難對其進行研究。在疾病機制研究中，尤其是腫瘤機制的探索中，常常缺乏能夠真實再現(xiàn)疾病異質(zhì)性和人體內(nèi)環(huán)境的模型。類器官能夠在結(jié)構(gòu)以及功能上高度模擬人體器官和病變組織，在體外很好地模擬體內(nèi)器官的三維結(jié)構(gòu)和功能，相比于二維的細(xì)胞系和單純的小鼠模型具有其獨特的優(yōu)勢。
在本研究中，借助類器官技術(shù)，團隊成功構(gòu)建一種模擬HPV和沙眼衣原體共感染的宮頸癌類器官模型，將衣原體感染與宮頸癌的發(fā)展聯(lián)系起來并闡明了HPV E6E7和沙眼衣原體共感染誘導(dǎo)的獨特轉(zhuǎn)錄和翻譯后導(dǎo)致宿主細(xì)胞重編程的機制，二者從相反的方向影響細(xì)胞和基因組穩(wěn)定性，從而促進腫瘤的形成，揭示了宮頸癌的發(fā)生發(fā)展機制。
研究結(jié)果
1
構(gòu)建hCEcto E6E7類器官
——工欲善其事，必先利其器
1. 以往研究已成功從人體外宮頸干細(xì)胞中培養(yǎng)出類器官（記為hCEcto）。在此基礎(chǔ)上，研究者通過病毒轉(zhuǎn)導(dǎo)，將HPV E6E7基因整合到外宮頸干細(xì)胞，構(gòu)建出能模擬HPV感染特性的類器官（記為hCEcto E6E7）。
2. 實驗驗證，hCEcto E6E7產(chǎn)生了與宮頸上皮內(nèi)瘤變（CIN，被認(rèn)為是癌前病變）相似的表型。與未經(jīng)改造模型相比，轉(zhuǎn)導(dǎo)了HPV E6E7基因的模型具有更大直徑，更強的成形能力，即更類似CIN的特征。并且，改造后的類器官能有效表達HPV E6E7基因。這說明，遺傳改造后的類器官能模擬宮頸HPV感染，為研究HPV和共感染生物學(xué)的作用機制開辟新途徑。
2
hCEcto E6E7類器官中模擬沙眼衣原體共感染
1. 發(fā)現(xiàn)HPV E6E7和沙眼衣原體能以不同的方式上調(diào)或下調(diào)宿主基因轉(zhuǎn)錄水平，引起細(xì)胞產(chǎn)生與CIN類似的轉(zhuǎn)錄譜。這些基因涉及細(xì)胞免疫應(yīng)答，例如，兩者都能獨立上調(diào)腫瘤壞死因子（TNF）調(diào)控的免疫應(yīng)答，促進宿主細(xì)胞干性并減少分化。
2. 沙眼衣原體的共感染能抑制HPV E6E7引起的宿主基因轉(zhuǎn)錄水平變化。在被HPV E6E7影響的3456個基因轉(zhuǎn)錄本中，28%的基因轉(zhuǎn)錄本表達量的改變能被沙眼衣原體抑制。其中包含控制基因表達的轉(zhuǎn)錄因子（TF），最為突出的是E2F轉(zhuǎn)錄因子家族：HPV E6E7顯著上調(diào)E2F的表達水平，但沙眼衣原體感染后抑制E2F轉(zhuǎn)錄。
3. 基因調(diào)控通路研究發(fā)現(xiàn)，沙眼衣原體感染會抑制E2F1轉(zhuǎn)錄，其調(diào)控的目標(biāo)基因涉及堿基錯配修復(fù)（MMR）。沙眼衣原體不僅可以在轉(zhuǎn)錄階段和翻譯后抑制MMR，并且能抑制HPV E6E7引起的MMR水平上調(diào)。
4. HPV會誘導(dǎo)E2F1激活，而衣原體則對其發(fā)揮抑制作用。感染HPV后，p53在轉(zhuǎn)錄水平上上調(diào)，而在感染衣原體后下調(diào)。HPV和衣原體共同感染導(dǎo)致p53蛋白降解。
綜上，在宿主細(xì)胞加速增生的背景下，沙眼衣原體引發(fā)DNA損傷，以及對堿基錯配修復(fù)通路的抑制，提升了宿主基因組突變活力。
熱評:
雖然研究沒有模擬游離狀態(tài)的HPV，但是該研究揭示了HPV E6E7和沙眼衣原體共感染對細(xì)胞和基因組穩(wěn)定性都有不良影響，促進癌變的發(fā)展。沙眼衣原體這個致癌“幫兇”從猜測到被證實。
該論文描述了類器官中的外宮頸干細(xì)胞如何通過基因編輯引入E6E7癌基因來模擬HPV16整合。此外，該論文還提供了證據(jù)，表明類器官具有癌前病變的特征，保留了自我更新能力，并產(chǎn)生類似于健康類器官的成熟分層上皮。研究開發(fā)出來的類器官模型潛力巨大，為今后的機理研究開辟新路徑。對比常見實驗動物如小鼠、兔子和豬等通常是多胎生殖，難以模擬單胎為主的人類生殖系統(tǒng)；而靈長類動物模型又相對昂貴。相較之下，類器官作為高度還原的3D模型在本實驗中具有獨特優(yōu)勢。
精科亮點
精科醫(yī)學(xué)作為國內(nèi)類器官技術(shù)轉(zhuǎn)化先行者，我們在類器官培養(yǎng)上積累了豐富的經(jīng)驗，涵蓋了乳腺癌、肺癌、胃腸癌、肝癌、膀胱癌、前列腺癌、腎癌、甲狀腺癌、卵巢癌、宮頸癌、骨肉瘤以及腦腫瘤等多種實體腫瘤。其中基于活檢組織的微量建模培養(yǎng)成功率極高，同時可以實現(xiàn)穿刺標(biāo)本的“一樣兩檢”（類器官藥敏＋NGS）。精科擁有自主研發(fā)的類器官培養(yǎng)技術(shù)，能夠有效地延長樣本保護期，擴大地域覆蓋面。此外我們還和多家醫(yī)院和科研機構(gòu)開展科研與臨床合作。目前我們已經(jīng)在類器官建模方法、類器官鑒定、藥物敏感性檢測方法、類器官共培養(yǎng)等多個重要技術(shù)上實現(xiàn)突破，并已建立相關(guān)的實驗室標(biāo)準(zhǔn)。
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