Место и способ интеграции вируса папилломы человека в геном человека определяют клинические результаты инфекции, показало большое многостороннее исследование.
Новое исследование делает несколько важных шагов на пути к возможности предсказать, какие инфекции ВПЧ в конечном итоге приводят к раку шейки матки, а какие нет, что потенциально открывает путь к улучшению лечения или, возможно, даже к профилактическим мерам для тех, кто находится в группе риска. В исследовании, опубликованном 11 января в журнале Cell Genomics, использовался масштабный мультиомический подход, в результате которого были выявлены различные категории инфекций, некоторые из которых были тесно связаны с опухолеобразованием, а другие были сравнительно безобидными.
Саназ Мемарзаде, директор лаборатории гинекологической онкологии Калифорнийского университета, приветствует то, как исследователи воспользовались последними технологическими достижениями, чтобы изучить ВПЧ и рак шейки матки в гораздо более тонких деталях, чем это было возможно еще недавно. "Я одобряю их подход, основанный на мультиомике, и думаю, что мы будем видеть все больше и больше подобных исследований в области рака", - говорит она.
Вирус папилломы человека (ВПЧ), который является одной из самых распространенных инфекций, передающейся половым путем, с примерно 5,5 миллионами случаев ежегодно только в США, на самом деле представляет собой большую группу родственных вирусов, наиболее опасные из которых связывают с многочисленными видами рака, включая рак полового члена, анального отверстия и горла. Однако новое исследование было посвящено именно раку шейки матки, подавляющее большинство случаев которого вызвано или связано с ВПЧ-инфекцией. В большинстве случаев ВПЧ-инфекции проходят сами по себе. Но вирус может сохраняться годами или неопределенно долго - и в некоторых случаях он может вызывать серьезные заболевания.
В научной литературе хорошо известно, что ВПЧ, как и многие другие вирусы, встраивается в геном хозяина, и что при этом ВПЧ может вызывать предраковое состояние шейки матки, называемое цервикальной сквамозной интраэпителиальной неоплазией 3 (CIN 3), которое затем может перерасти в рак шейки матки. Однако исследователи не могли предсказать, какие инфекции приведут к CIN 3 и, в конечном итоге, к раку, объясняет онколог Мичиганского университета и исследователь ВПЧ Дайана Харпер, ссылаясь на статью, опубликованную в 2008 году в журнале The Lancet Oncology. Это связано с тем, что ВПЧ может интегрировать свой генетический материал в бесчисленные места генома человека-хозяина, что приводит к непредсказуемым последствиям. В результате, по ее словам, врачи склонны реагировать на каждый случай ВПЧ так, как будто он будет прогрессировать. Это исследование, по словам Харпер, является важным шагом на пути к определению того, какие места несут наибольший риск, а какие, как надеется человек, являющийся носителем вируса, можно игнорировать.
В ходе исследования ученым удалось определить характеристики точек интеграции ВПЧ - то есть, где именно в геноме человека-хозяина он вставляет себя - особенно детально, проведя различные эксперименты по секвенированию образцов рака шейки матки, взятых у 98 женщин. Из них только шесть не имели признаков слияния ВПЧ с ДНК, и только две были ВПЧ-отрицательными. Мультиомический подход исследования позволил сравнить клинические, патологические, геномные, транскрипционные, протеомные и фосфопротеомные данные и определить, что места интеграции ВПЧ, которые увеличивают количество транскриптов слияния (экспрессию объединенной последовательности ДНК), сосредоточены в определенных местах и связаны с определенными последовательностями в геноме человека, и что эти так называемые продуктивные места интеграции связаны с более тяжелым течением болезни, в то время как "молчащие" места интеграции (те, которые не увеличивают экспрессию) равномерно разбросаны по всему геному и практически не влияют на клинические исходы.
Найдя доказательства того, что специфические способы, которыми ВПЧ взламывает и интегрируется в гены человека, могут сделать его либо "молчаливым", либо "продуктивным", ученые, проводившие новое исследование, предоставили остальным специалистам ценную отправную точку для изучения функциональных результатов взаимодействия ВПЧ со своим хозяином, говорит Харпер. Она добавляет, что "снимает перед ними шляпу" за то, сколько работы пришлось проделать, чтобы определить последовательности пар оснований и аминокислот каждого сайта интеграции в каждом образце рака шейки матки и сопоставить их с тяжестью заболевания.
"Они провели потрясающее количество анализов", - отмечает Харпер. "Они взяли каждый из этих сайтов и точно определили какие генетические последовательности связаны с прогрессированием, а какие - нет". "Благодаря этому, я считаю, что это невероятное исследование дает гораздо больше понимания того, на какие участки ДНК человека, в которые внедрился ВПЧ, нам следует обратить больше внимания", - добавляет она. В частности, авторы исследования обнаружили, что вирусная последовательность в местах продуктивной интеграции, особенно вирусная регуляторная область верхнего уровня (URR), повышает уровень генов E6 и E7. Эти гены, поясняет Мемарзаде, экспрессируют хорошо известные "онкопротеины, которые отвечают за опосредование большей части онкогенеза, связанного с вирусом ВПЧ".
Команда обнаружила, что в опухолях с продуктивными участками интеграции была повышена экспрессия генов, связанных с делением клеток и репликацией ДНК, что авторы исследования связывают с повышенной агрессивностью и более быстрым прогрессированием рака шейки матки. В то же время участки с молчаливой интеграцией, по-видимому, усиливали иммунный ответ, что, возможно, также объясняет, почему молчаливая интеграция была связана с уменьшением онкогенеза и более легким раком, если он вообще был.
Благодаря секвенированию РНК и анализу протеомики авторы смогли выявить различия между раком шейки матки, связанным с продуктивными участками интеграции, раком, связанным с немыми участками, и раком в ВПЧ-отрицательных образцах. Эти различные типы опухолей были использованы для разработки предварительной прогностической модели, которая, по словам экспертов показывает некоторую перспективность в качестве будущего клинического инструмента, способного скринировать женщин с ВПЧ на наличие предраковых биомаркеров.
Мемарзаде отмечает, что любой клинический инструмент должен быть проверен на более крупной когорте, прежде чем его можно будет считать достаточно убедительным для использования в медицине, хотя она считает, что некоторые результаты исследования могут послужить основой для будущих усилий по выявлению биомаркеров и специфических факторов риска, связанных с ВПЧ-ассоциированным раком шейки матки. Харпер разделяет подобные взгляды, хотя и отмечает, что распределение женщин с ВПЧ по различным группам в зависимости от риска развития рака шейки матки не приносит особой пользы, поскольку в настоящее время не существует никаких клинических инструментов, кроме хирургического вмешательства для удаления CIN 3 или раковых образований. "На данный момент не имеет значения, стратифицируем ли мы их [на основе] наличия или отсутствия у них продуктивного ВПЧ, если мы ничего не можем с этим сделать", - поясняет Харпер.
"Проблема в том, что нам больше нечего предложить женщинам. Нет смысла стратифицировать их".
Тем не менее, она отмечает, что механизмы, выявленные в ходе исследования, могут помочь исследователям разработать фармацевтические меры, чтобы либо блокировать продуктивную интеграцию ВПЧ, либо предотвратить возникновение рака. Однако, по ее словам, прежде чем это произойдет, исследователи должны изучить образцы, взятые при предраковых инфекциях ВПЧ, и посмотреть, подтвердятся ли те же результаты.
Тем не менее, несмотря на все предостережения и вопросы без ответов, Харпер говорит, что это важное исследование, которое она рада видеть опубликованным, поскольку оно открывает путь к разгадке некоторых тайн ВПЧ-ассоциированного рака. "Большинство людей с CIN 3 никогда не заболевают раком шейки матки", - говорит она. "Мы не смогли выяснить, каковы маркеры, или почему CIN 3 остается CIN 3 или переходит в рак. Эта статья дает нам, по крайней мере, один ответ". . . . Эта статья - хорошее доказательство, которое показывает нам, что когда-нибудь мы сможем определить, кто эти женщины".
