胡瀟瀟,馬婧蘭,殷 霞

(上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院婦產(chǎn)科,上海市婦科腫瘤重點實驗室,上海 200127)

載脂蛋白B mRNA編輯酶催化多肽(Apolipoprotein B mRNA-editing catalytic polypeptide-like,APOBEC)是一組胞苷脫氨酶,在限制病毒復制、促進抗體親和力成熟和調節(jié)脂質代謝中發(fā)揮重要的作用。研究表明,APOBEC家族蛋白酶可能引起體細胞基因組突變,破壞基因組的穩(wěn)定性,進而誘導癌癥的發(fā)生與發(fā)展,且與多種癌癥的免疫治療、臨床預后等密切相關。近年來APOBEC在婦科惡性腫瘤中的研究進展較快,現(xiàn)將研究進展綜述如下。

1 胞苷脫氨酶APOBEC家族結構和功能

人類APOBEC家族共有11個成員,包括APOBEC1,激活誘導的胞苷脫氨酶(activation-induced cytidine deaminase,AID),APOBEC2,APOBEC3A,APOBEC3B,APOBEC3C,APOBEC3D,APOBEC3F,APOBEC3G,APOBEC3H和APOBEC4,主要以蛋白酶的形式在細胞水平發(fā)揮作用,與RNA或單鏈DNA結合,使底物中的胞嘧啶脫氨基轉化為尿嘧啶[1]。編碼APOBEC蛋白的基因分別位于1、6、12、22染色體。APOBEC家族結構的共同核心是胞苷脫氨酶催化結構域,該家族的成員均存在一個或兩個保守的胞苷脫氨酶催化結構域。催化結構域主要由6個α-螺旋穩(wěn)定的5股混合β-片層構成,并且在其核心催化位點的α-β-α超二級結構元件內共享一個保守的鋅依賴性脫氨酶序列基序[2]。

目前有關APOBEC功能的研究主要聚焦于抗病毒免疫,尤其是人類免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus-1,HIV-1)。研究發(fā)現(xiàn),APOBEC3可通過脫氨依賴和非脫氨依賴途徑限制HIV-1感染[3]。此外,APOBEC家族在促進抗體親和力成熟[4]和調節(jié)機體脂質代謝[5]方面發(fā)揮重要的作用。APOBEC的胞苷脫氨酶活性也可誘導細胞基因突變,從而導致癌癥的發(fā)生和發(fā)展。APOBEC導致突變的機制為尿嘧啶糖基化酶(uracil DNA glycosylase,UNG)切除APOBEC介導生成的尿嘧啶后形成無堿基位點,跨損傷修復導致C>T或C>G突變,而無UNG作用時尿嘧啶直接參與DNA復制,導致C>T突變[6]。泛癌分析顯示,在約75%的癌癥類型和超過50%的癌癥基因組中檢測到了APOBEC相關突變特征,提示APOBEC可能是引起這些癌癥中DNA突變的內源性來源之一[7]。與APOBEC相關的突變特征主要包括單堿基替換(single-base substitution,SBS)特征SBS2和SBS13[8],它們的增加不僅與腫瘤突變負荷的增加相關,而且與多種癌癥的基因組不穩(wěn)定性相關[9]。Kataegis是一種局灶型超突變現(xiàn)象,76.1%的Kataegis事件表現(xiàn)出與AID和APOBEC3脫氨酶家族相關的突變模式[10],已在多種類型的癌癥中被觀察到。胞苷脫氨酶家族中的APOBEC3A和APOBEC3B通常被認為是多種類型癌癥中的主要突變因素。最近研究發(fā)現(xiàn),APOBEC3A基因缺失導致APOBEC3相關的突變特征SBS2和SBS13減少,而APOBEC3B基因缺失并沒有明顯影響SBS2和SBS13,表明內源性APOBEC3A是癌癥中普遍突變特征的主要驅動者[11]。同時大量研究表明,APOBEC與肺癌、膀胱癌、乳腺癌等多種腫瘤的免疫治療效果和臨床預后密切相關[12]。

2 APOBEC與婦科惡性腫瘤

在婦科惡性腫瘤中,廣泛的APOBEC相關突變特征被人們所關注。對3種主要婦科惡性腫瘤——宮頸癌、卵巢癌、子宮內膜癌相關的1231個外顯子組和268個全基因組進行測序分析,發(fā)現(xiàn)宮頸癌以APOBEC相關突變特征為主,且在部分卵巢癌和子宮內膜癌中也觀察到了此類突變特征,表明APOBEC可能在不同程度上參與了婦科惡性腫瘤的發(fā)生發(fā)展[13]。越來越多的研究表明,APOBEC與婦科腫瘤的鉑類化療耐藥、免疫治療、臨床預后等密切相關。

2.1 APOBEC與宮頸癌 宮頸癌是最常見的婦科惡性腫瘤,高危型人乳頭瘤病毒(human papillomavirus,HPV)持續(xù)感染是誘發(fā)宮頸癌的關鍵因素之一。研究發(fā)現(xiàn),APOBEC3B mRNA水平隨著從正常宮頸上皮到宮頸上皮內瘤變(cervical intraepithelial neoplasia,CIN)再到鱗狀細胞癌的惡性轉化而逐漸增加[14],表明APOBEC可能也是宮頸癌發(fā)生的潛在貢獻者。測序分析顯示,不同組織學類型的宮頸癌中均存在與APOBEC相關的突變特征[15-16],表明APOBEC可能參與介導宮頸癌體細胞突變。早期研究提出,APOBEC可能通過介導癌癥驅動基因PIK3CA螺旋結構域突變導致宮頸癌的發(fā)生[17]。公共數(shù)據(jù)庫分析顯示,HPV(+)鱗狀細胞癌中的APOBEC3B mRNA表達水平遠高于HPV(-)鱗狀細胞癌[14],提示APOBEC、HPV感染和宮頸癌之間可能存在某種關聯(lián)。APOBEC是機體抗病毒免疫反應的重要參與者,HPV感染宿主后誘導APOBEC3表達上調[18],上調的APOBEC可反作用于HPV基因組并驅動突變[19],或作用于宿主基因組引起突變。目前APOBEC的病毒限制作用與癌癥發(fā)生之間的關系尚不清楚。一方面,APOBEC3可通過編輯HPV基因組發(fā)揮抗病毒作用,促進病毒從體細胞中清除[20],降低病毒致癌的可能性;另一方面,APOBEC可誘導病毒或宿主基因組的突變,促進體細胞突變的積累,進而誘導癌癥發(fā)生。

APOBEC可能也在宮頸癌的發(fā)展過程中發(fā)揮一定的作用。體外實驗證明,APOBEC3B過表達可通過影響細胞周期促進宮頸癌細胞增殖,抑制細胞的凋亡,同時對細胞的遷移能力有積極的影響[21]。Fan等[14]也發(fā)現(xiàn),APOBEC3B表達與宮頸鱗狀細胞癌淋巴結轉移顯著相關。然而基因測序分析發(fā)現(xiàn),宮頸癌患者復發(fā)或轉移灶中的APOBEC3A轉錄表達相對于原發(fā)腫瘤組織下調,APOBEC相關突變特征缺失,提示APOBEC3A下調可能作為復發(fā)或者轉移性宮頸癌的預測生物標志物[22]。目前不同APOBEC家族成員是否在宮頸癌轉移過程中發(fā)揮不同的作用尚不清楚,還需更多體內體外實驗進行驗證。

APOBEC可作為宮頸癌鉑類藥物化療和免疫治療效果的生物標志物,并與癌癥的臨床預后密切相關。高表達APOBEC3B的宮頸癌細胞系對順鉑的敏感性較低,提示APOBEC可能是化療耐藥宮頸癌的潛在診斷生物標志物和治療靶點[21]。另有研究顯示,APOBEC突變特征在PD-L1(+)的宮頸鱗狀細胞癌中富集,表明APOBEC突變特征也可作為部分宮頸癌患者對免疫檢查點抑制劑反應敏感的生物標志物[23]。Chen等[24]發(fā)現(xiàn),APOBEC3B表達水平更高的患者有更長的總生存期(overall survival,OS)和無病生存期(disease-free survival,DFS),提示APOBEC3B可能通過調節(jié)某個基因或通路在宮頸癌臨床預后中起積極作用,其具體作用機制需進一步研究。

2.2 APOBEC與卵巢癌 卵巢癌死亡率高居婦科腫瘤首位,因為其缺乏特異性癥狀,早期診斷較困難,患者就診時多已處于晚期。Brachova等[25]通過體外實驗證實,正常輸卵管上皮細胞暴露于卵泡液后DNA損傷積累增多,并提出這可能是由于細胞內的APOBEC3A表達增加誘導雙鏈DNA斷裂而造成的,表明APOBEC3A可能在卵巢癌的發(fā)生過程中發(fā)揮一定的作用?；?33例卵巢癌患者的基因組測序分析顯示,26%的卵巢透明細胞癌病例表現(xiàn)出與APOBEC相關的突變特征,提示APOBEC可能參與介導卵巢透明細胞癌體細胞突變[26]。

大部分卵巢癌經(jīng)含鉑化療后逐漸出現(xiàn)化療耐藥和腫瘤復發(fā),降低耐藥性是提高晚期卵巢癌患者生存率必須解決的問題?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn),在體外培養(yǎng)的卵巢透明細胞癌細胞和動物模型中,較高的APOBEC3B表達水平與較好的鉑類藥物治療效果相關?？赡艿慕忉屖茿POBEC3B引起的DNA損傷使腫瘤細胞對鉑類藥物引起的DNA交聯(lián)更為敏感,提示APOBEC3B可能是預測卵巢透明細胞癌鉑類化療反應的生物標志物,并可能成為鉑耐藥卵巢癌的潛在治療靶點[27]。APOBEC在卵巢癌的免疫治療中也顯現(xiàn)出一定的應用價值。Yin等[28]發(fā)現(xiàn),87例表達APOBEC3B的卵巢透明細胞癌組織標本中,51.7%顯示出CD8陽性表達,提示表達APOBEC3B的卵巢透明細胞癌在一定程度上具有免疫原性,可能適用于癌癥免疫治療。Leonard等[29]發(fā)現(xiàn),高級別漿液性卵巢癌中APOBEC3G mRNA表達水平與T細胞標志物的mRNA表達呈正相關,并通過免疫組化和免疫熒光染色證實APOBEC3G蛋白與T細胞標志物共定位,表明APOBEC3G主要在腫瘤浸潤性T細胞內表達,提示APOBEC3G可作為T細胞浸潤和抗腫瘤免疫反應的生物標志物,為高級別漿液性卵巢癌的免疫療法提供了新的方向。

APOBEC3B也可作為預測卵巢癌患者臨床預后的候選標志物。一項回顧性隊列研究顯示,APOBEC3B過表達與卵巢癌患者較短的OS和DFS顯著相關,該隊列共包含88例卵巢癌患者,其中67%的病例患漿液性卵巢癌[30]。然而在卵巢透明細胞癌中,APOBEC3B可作為較長無進展生存期的指示性生物標志物,這可能是因APOBEC驅動的癌癥基因組突變導致腫瘤新抗原的產(chǎn)生,從而激發(fā)抗腫瘤免疫反應,減緩腫瘤進展[28]。兩種截然相反的結論提示APOBEC3B與卵巢癌預后的關系可能與卵巢癌的組織學類型有關。

2.3 APOBEC與子宮內膜癌 APOBEC在子宮內膜癌中的研究相對較少。測序分析顯示子宮內膜癌以錯配修復缺陷突變特征為主,但其中的一部分表現(xiàn)出同源重組修復缺陷突變特征和APOBEC突變特征,且APOBEC突變特征與同源重組修復缺陷突變特征可同時出現(xiàn),但與錯配修復缺陷突變特征互斥[13]。探索APOBEC與DNA修復系統(tǒng)的相互作用可能有助于闡明子宮內膜癌的發(fā)生機制,進而改進臨床決策。Lin等[31]發(fā)現(xiàn),超突變子宮內膜癌與非超突變子宮內膜癌相比存在不同的突變特征,而APOBEC相關突變特征僅出現(xiàn)在超突變子宮內膜癌中,APOBEC可能參與超突變子宮內膜癌的發(fā)生,提示超突變和非超突變癌癥患者之間存在不同的突變過程,并可能針對不同的突變過程采用不同的治療策略。APOBEC3基因位點的變異可能影響APOBEC3的表達和癌癥風險,Sofiyeva等[32]統(tǒng)計了1470例挪威子宮內膜癌病例樣本中APOBEC3A/B基因型的頻率,并與1918例健康對照進行了比較,發(fā)現(xiàn)APOBEC3A/B缺失變異與子宮內膜癌風險降低顯著相關,但兩者之間的關聯(lián)還需在更多種族和人群中進行驗證。基于癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas,TCGA)數(shù)據(jù)庫的泛癌分析發(fā)現(xiàn),子宮內膜癌中APOBEC3B表達水平高于正常組織,且子宮內膜癌是APOBEC3B基因改變頻率最高的腫瘤類型,主要表現(xiàn)為“突變”,但尚未發(fā)現(xiàn)APOBEC3B基因改變對子宮內膜癌患者預后和生存的影響[33]。

3 小結與展望

APOBEC是癌癥體細胞突變的重要來源,在多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。宮頸癌、卵巢癌、子宮內膜癌中均存在APOBEC相關的突變特征,表明APOBEC可能參與介導了婦科惡性腫瘤的體細胞突變,誘導腫瘤的發(fā)生。APOBEC在不同婦科腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用有所不同。較為特殊的是APOBEC在宮頸癌發(fā)生過程中的作用具有兩面性,其介導HPV與宿主基因組之間的復雜相互作用,可能作為HPV(+)宮頸癌治療的切入點。在化療耐藥性方面,APOBEC3B過表達增加了宮頸癌細胞對鉑類藥物化療的耐藥性,然而高表達APOBEC3B的卵巢透明細胞癌細胞系鉑類藥物治療效果較好。闡明APOBEC導致鉑敏感或鉑耐藥的機制可能為解決婦科惡性腫瘤化療耐藥問題提供新的助力。APOBEC在婦科惡性腫瘤的免疫治療方面也具有一定的應用前景。一方面,APOBEC驅動的突變有助于腫瘤新抗原的產(chǎn)生,增加免疫原性,激發(fā)抗腫瘤免疫反應。另一方面,APOBEC突變特征可能作為癌癥患者免疫檢查點療法治療有效性的預測標志物。靶向APOBEC可能使癌癥患者從免疫治療中獲益。APOBEC與婦科惡性腫瘤患者臨床預后的關系還有待進一步探討,因其在不同腫瘤類型之間甚至同種癌癥不同的病理組織學類型之間均可能存在差異。

綜上所述,深入了解APOBEC在三大婦科惡性腫瘤發(fā)生發(fā)展中的不同作用及相關機制至關重要,其可能作為婦科腫瘤治療的關鍵靶點之一,為腫瘤治療提供新的思路和方向。