人類乳頭瘤病毒陽性口咽癌對放療敏感的研究進展

陳永菊， 黃子賢， 陳睿， 陳偉良

中山大學孫逸仙紀念醫院口腔頜面外科，廣東 廣州（510120）

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

1 HPV 生物學特性及致病機制

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

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

2 HPV 陽性口咽癌病因學與流行病學

HPV 能夠導致多種常見癌癥，包括宮頸癌、陰道癌、外陰癌、陰莖癌以及肛門癌和口咽癌［4］。病理學數據提示口咽部腫瘤，尤其是舌根和扁桃體部位，與HPV 相關的頻率更高［5］。HPV 陽性口咽癌的風險因素往往與有多位口交性伴侶有關，與吸煙、飲酒無明顯相關性。

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

3 HPV 陽性口咽癌對放療敏感

HPV 陽性口咽癌具有明顯的預后良好性，無病生存率較高及較低的復發率。美國癌癥聯合委員會（American Joint Committee on Cancer，AJCC）第八版將HPV陽性和陰性口咽癌患者單獨分期，并將HPV 陽性腫瘤分期進行降級［7］，并認為HPV 陽性口咽癌存在的良好的預后與HPV陽性細胞對放射敏感有關，體外實驗表明，放療后HPV陽性細胞的平均存活率明顯低于HPV陰性細胞［8］。腫瘤的放射增敏有多種機制：①誘導腫瘤細胞凋亡；②抑制DNA 損傷修復；③免疫微環境改善等。

3.1 放療通過TP53 激活誘導HPV 陽性口咽癌細胞凋亡

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

研究認為，放療可導致DNA 的雙鏈斷裂，并進一步誘導共濟失調毛細管擴張突變基因（ataxia telangiectasia mutated，ATM）及共濟失調性毛細血管擴張和Rad3-相關性（ATM-Rad3-Related，ATR）的過表達，然后直接或間接的誘導p53 磷酸化及穩定，并導致細胞的凋亡程序的進行［11］。而多項研究已證明，HPV 陽性口咽癌存在未發生突變的TP53，其良好的預后及生存率可能歸因于低表達的野生型p53。研究者對HPV 陽性細胞和HPV 陰性細胞放射后進行全基因組微陣列分析，與HPV陰性細胞比較，HPV 陽性細胞表現出4.6 倍的TP53基因表達，且HPV 陽性細胞接受放療后顯示延長的G2/M 細胞周期停滯及激活的p53 信號介導的細胞凋亡。此外，研究發現，HPV 陽性口咽癌細胞接受放療后，損傷嚴重的DNA 將通過激活TP53 的表達，誘發進一步的細胞凋亡程序，p53 凋亡路徑主要包括：p53-caspase 通路，p53-Bax-caspase 通路和p53-Fas-caspase 級聯反應路徑［12］。但也有研究表明，放療誘導的HPV 陽性細胞死亡與誘導的p53 通路活化并無相關［13］。因此，尚不能認為p53 是主要HPV 陽性口咽癌放射敏感性的因素，但可認為HPV陽性腫瘤中存在的野生TP53 基因在放療后誘導的細胞凋亡及腫瘤消除發揮重要作用。

3.2 放療通過DNA 損傷修復抑制誘導HPV 陽性口咽癌細胞凋亡

放療主要通過誘導DNA 損傷進一步消除癌細胞，DNA 修復系統對于放療的敏感性至關重要。因此，腫瘤細胞的放療敏感不僅依賴于DNA 損傷，更需要結合DNA 修復缺陷共同進行。放療造成的DNA 損傷主要是雙鏈斷裂（double-strand break，DSB），即DNA 兩條鏈的骨架—磷酸二酯鍵發生了斷裂，為最嚴重的DNA 損傷類型［4］。一般情況下，DNA 損傷常伴隨著修復，DSB 的最常見的DNA 損傷修復（DNA damage repair，DDR）途徑主要包括同源重組（homologous recom-bination，HR）修復及非同源末端連接（non-homologous end joining，NHEJ）修復［15］。HR 修復是一種較精確的修復方式，只能修復發生在細胞周期的合成期（S 期）和第二間期（G2期）。NHEJ 修復是一種常發生于哺乳動物中的修復方式，廣泛的修復細胞各周期，最常見于G1期［16］。而DNA 依賴性蛋白激酶（DNA-dependent protein kinase，DNA-PK）屬于PI3K-mTOR 蛋白激酶家族的成員，是NHEJ 修復途徑的關鍵酶［17］。

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

3.3 放療通過免疫激活誘導HPV 陽性口咽癌細胞凋亡

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

免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的開發成為近期研究熱點，免疫檢查點的抑制是一類用于阻斷或下調免疫反應蛋白的藥物。且多項臨床試驗已證明抗PD-1/PD-L1治療在頭頸部腫瘤患者中具有明顯的作用和可接受的安全性。此外，結合ICIs 與放射治療被證明可以誘導“免疫原性”形式的腫瘤細胞死亡。研究顯示，在HPV 陽性口咽癌中，抗PD-1/PD-L1 抗體（pembrolizumab）的應用效果更好，尤其是與放療結合應用［22］。一項臨床研究結果顯示，HPV 陽性腫瘤且PD-1/TILs表達高的患者表現出更好的預后，在結合放療與ICIs（pembrolizumab）的應用后，因此，可認為HPV陽性口咽癌中，高表達的PD-1/PD-L1預示著更好的治療效果［21］，但具體機制還有待進一步研究。

4 小 結

在HPV 陽性口咽癌中放療中HPV 相關癌蛋白的表達可抑制DNA 損傷修復，使其修復受損，而發生斷裂的DNA 雙鏈在修復缺損狀態下誘導并促進p53 的持續表達，并發揮誘導癌細胞凋亡的作用。此外，免疫反應的特異性誘導及激活增強了HPV陽性口咽癌的放療效果。這些機制的結合作用分別或共同參與促進HPV 陽性口咽癌對放療敏感及預后良好作用，可為臨床個性化及降級治療提供依據。