人乳頭瘤病毒16型甲基化水平與子宮頸病變程度關系的研究

王微，劉建華，王桂麗，齊特，阮強，孫崢嶸

（中國醫科大學附屬盛京醫院1.病毒研究室；2.病毒檢驗科，沈陽 110004）

·論著·

人乳頭瘤病毒16型甲基化水平與子宮頸病變程度關系的研究

王微1，劉建華2，王桂麗1，齊特1，阮強1，孫崢嶸1

（中國醫科大學附屬盛京醫院1.病毒研究室；2.病毒檢驗科，沈陽 110004）

目的定量檢測位于人乳頭瘤病毒16（HPV16）L1基因3′端和LCR基因18個CpG甲基化水平，了解HPV 16甲基化與子宮頸病變的關系。方法選取本院就診HPV16陽性正常/低度病變、高度病變、子宮頸癌標本各10例患者，采用重硫酸鹽-焦磷酸測序方法分析HPVl6甲基化與子宮頸病變的關系。結果Ll基因3′端的位點7 089在正常/低度病變標本的甲基化率最高，其次是子宮頸癌，高度病變標本的甲基化率最低，3組比較差異有統計學意義（P=0.006）；3組在位點7 134中甲基化率差異有統計學意義（P=0.01），與正常/低度病變標本比較，子宮頸癌及高度病變甲基化率差異均具有統計學意義（P分別為0.038、0.017）。結論HPVl6L1基因3′端甲基化位點7 089、7 134的甲基化水平與子宮頸病變程度存在相關性，HPVl6型DNA甲基化檢測可用于臨床上子宮頸病變篩查。

人乳頭瘤病毒16；甲基化；CpG位點；子宮頸病變；焦磷酸測序

子宮頸癌是全世界高發的婦科腫瘤之一，其中發展中國家的子宮頸癌患者占全球85%以上［1］。高危型人乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）感染是導致子宮頸癌的主要原因［2，3］，目前已經發現的100多種亞型中有40種能入侵生殖器官，其中16、18、58、52、31、33型等高危亞型的感染是女性子宮頸癌的主要病因，尤其是16型，占所有子宮頸癌50%左右［4，5］。但僅有少部分人HPV持續性感染而導致子宮頸病變，子宮頸上皮內高度病變（highgrade squamous intraepithelial lesion，HSIL）是病毒、環境及機體共同作用的結果［6］。

由于大部分HPV感染并不會導致癌變的發生，臨床上需要一種檢測標記物將會發生癌變的人群區分出來進行臨床治療。傳統的子宮頸病變篩查依賴于細胞學方法，該方法敏感度較低，HPV DNA定量檢測具有高敏感度，但特異性比較低［7］，不能確定HPV感染者是否是子宮頸病變的進一步進展人群。因此，對于子宮頸病變的早期診斷還需要其他標志物。DNA甲基化是一種常見的表觀遺傳學現象，基因組正常甲基化模式的改變可能會影響病毒生命周期，促使致癌過程。許多研究［8～11］顯示，在子宮頸病變進程中HPV DNA發生不同程度的甲基化，尤其是L1/L2基因以及基因長調控區（long control region，LCR）變化尤為明顯。本研究采用焦磷酸測序技術檢測HPVl6 3′端L1及LCR區的甲基化狀況，探討HPV16甲基化水平與子宮頸病變之間的關系。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1標本來源：選擇2014年4月到2015年5月在中國醫科大學附屬盛京醫院就診的HPV16型陽性患者的子宮頸拭子標本。按病理診斷結果分為3組：正常標本/子宮頸上皮內低度病變（normal/lowgrade squamous intraepithelial lesions，Normal/LSIL）組（Normal/LSIL組）、HSIL組、子宮頸鱗狀細胞癌（cervical cancer，CC）組（CC組），每組各10例，共30例標本。

1.1.2主要試劑及材料：Qiagen公司的DNA提取試劑盒（QIAamp DNA Mini kit）；德國QIAGEN公司轉化試劑盒（EpiTect Bisulfite Kit），其他試劑采用Ta-KaRa生物工程公司試劑。

1.2方法

1.2.1DNA提取：使用DNA提取試劑盒從子宮頸拭子標本中提取DNA：向1.5 mL EP管中加入750 μL子宮頸拭子樣本及750 μL異丙醇，混勻后14 000 r/min離心10 min。去掉上清后加入200 μL子宮頸拭子溶液懸浮沉淀；向加有樣本的Ep管中加入20 μL蛋白酶K和200 μL緩沖液AL，漩渦振蕩15 s后56℃孵育10 min；加入200 μL 100%的乙醇，漩渦振蕩15 s后將溶液轉移至放于2 mL收集管的柱中，6 000 g離心1 min，丟棄液體；向柱子中加入500 μL緩沖液AW2，20 000 g離心3 min，將柱子放置于另一干凈的收集管中20 000 g離心1 min；將柱子置于1.5 mL Ep管中，為了提高最終DNA濃度（＞50 ng/μL），用50 μL的AE緩沖液進行洗脫。

1.2.2重亞硫酸鹽轉化：本步實驗目的是將DNA中的非甲基化C轉化為U，然后通過PCR擴增轉化為T。實驗方法嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.2.3引物設計：檢測的HPV l6甲基化位點為位于L1基因3′端以及全長LCR基因的18個CpG位點：L1基因3′端包含3個位點（7 089、7 134、7 143），LCR基因（5′端）包含4個位點（7 268、7 426、7 452、7 458），增強子包含5個位點（7 532、7 550、7 673、 7 679、7 691），復制起點1個位點（7 859），E6/E7啟動子包含5個位點（31、37、43、52、58），這些CpG位點在病毒整合及癌基因表達中起到決定性作用。為涵蓋本研究所涉及的CpG位點，需要擴增出8條擴增子，共設計8對PCR引物，引物由上海英駿生物技術有限公司合成。見表1。

1.2.4焦磷酸測序：PCR擴增體系，5×緩沖液GC （KAPA）反應緩沖液10 μL，正向引物1 μL，反向引物1 μL，DNA 2 μL，dNTPs（10 mmol/L）1 μL，Taq酶（KAPA 5 U/μL）0.2 μL，加無菌水至50 μL；PCR擴增條件，95℃3 min；40個循環（94℃30 s，52 ℃30 s，72℃1 min）；72℃7 min。所擴增的產物由上海希匹吉生物技術有限公司進行焦磷酸測序及數據分析。

1.3統計學分析

采取SPSS 13.0軟件進行統計學分析，分析采用描述性統計分析方法，數據采用表示，組間比較采用方差分析。P＜0.05表示差異有統計學意義。

2　結果

焦磷酸測序技術檢測18個目的CpG位點的甲基化狀況。測序30個標本的18個CpG位點均測序成功。

結果顯示，各位點在3組子宮頸病變中表現出不同的甲基化率，位于L1區的3個位點（7 089、7 134、7 143）相對于其他位點有較高的甲基化率，啟動子區位點31、37、43、52、58甲基化水平變化趨勢一致，隨子宮頸病變的嚴重程度而升高，位點7 859在3種子宮頸病變中均表現為最低甲基化水平。位點7 089、7 134 3組甲基化率比較具有統計學差異（P分別為0.006、0.01）。在位點7 134與Normal/LSIL組比較CC組的甲基化率差異有統計學意義（P=0.038），而HSIL組甲基化率差異無統計學意義（P＞0.05）；而此位點HSIL組與CC組的甲基化率比較差異具有統計學意義（P=0.017）。其他位點（7 143、7 268、7 426、7 452、7 458、7 532、7 550、7 673、7 679、7 691、7 859、31、37、43、52、58）3組甲基化率均沒有統計學差異（P均＞0.05）。見表2。

3　討論

近年來，生物學技術上的進步使我們可以利用焦磷酸測序技術定量檢測個體CpG位點的甲基化，且測序技術的可靠性及精確度很高，在甲基化研究中具有明顯的優勢。本研究結果顯示位于L1區的位點有較高的甲基化率，其中7 089、7 134位點甲基化率在3組病變中有統計學差異（P＜0.05），在HSIL中都表現出相對低甲基化率。L1基因編碼病毒殼蛋白［12］，該蛋白是病毒復制感染所必需，基因發生甲基化后編碼蛋白質的功能受到抑制，不能編碼病毒殼蛋白，因此HSIL中的低甲基化水平有利于病毒殼蛋白的表達，促進病毒的復制感染。在子宮頸癌階段，許多病毒整合入宿主細胞中，高甲基化是宿主抵抗外源基因整合的防御機制［13］。一些關于甲基化的研究［8，12，13］發現在癌細胞中存在整合的病毒基因組，外源基因整合到宿主基因中，宿主細胞將其視為外源入侵對其進行甲基化修飾，隨著整合程度的增加，甲基化程度不斷增加。本研究結果顯示，Normal/LSIL與CC組比較、HSIL與CC組比較7 134的甲基化率差異顯著（P＜0.05），但Normal/ LSIL與HSIL組比較7 134的甲基化率差異不顯著（P＞0.05），說明位點7 134可以對子宮頸病變做出是否為子宮頸癌的診斷，但不能將正常/低度病變與高度病變加以區分。位點7 859在3組病變中均表現為低甲基化水平，該位點位于病毒的復制起點位置，并且位于許多轉錄因子附近，因此低甲基化有利于維持病毒的復制［14］。啟動子區的5個位點（31、37、43、52、58）甲基化水平隨著病變的嚴重程度增加而增高，該區域是許多轉錄因子結合位點區，包括2個E2蛋白結合位點（E2 binding site，E2BS）。正常情況下，E2蛋白與結合位點結合從而抑制E6、E7基因的表達。隨著病變進展許多病毒基因整合入宿主細胞中，E2BS發生甲基化后，E2蛋白不能正常結合，對E6、E7基因的抑制得以解除［15］，E6、E7癌蛋白表達可以使宿主的抑癌蛋白p53和pRB受到抑制，從而加速癌變的進程。

表1 HPV16L1/LCR基因引物序列及所檢測的相應CpG位點Tab.1　Primer sequences and CpGs sites o f HPV16 L1/LCR region

許多研究也對HPV甲基化水平與子宮頸病變的關系做出了分析。Xi等［13］用亞硫酸鹽測序的方法研究了LCR區11個CpG位點的甲基化情況，發現低度病變（CIN2-）與高度病變（CIN2+）的發生率與甲基化頻率呈逆相關，并且認為在CIN2+過程中HPV低甲基化有利于病毒的復制感染，但未對子宮頸癌樣本中的甲基化情況作出分析。Hublarova等［16］使用限制性內切酶-PCR法分析了正常樣本、CIN1、CIN2-3、CC的甲基化情況，正常樣本、CIN1甲基化率較高，CIN2-3、CC的甲基化率相對較低。Hu等［17］對30例臨床樣本的L1基因的3個CpG位點（7 032、7 091、7 136）進行甲基化分析發現，在位點7 032和7 091子宮頸癌中的甲基化率最高，無明顯感染組中甲基化率最低，而在CIN樣本中位點7 136的甲基化率最高，其次是子宮頸癌樣本。出現這些研究結果不一致的原因是多方面的，可能與子宮頸病變的分類、所研究群體的種族差異及實驗方法（如甲基化限制性內切酶法及亞硫酸鹽測序法只能定性分析位點的甲基化情況，敏感性較低等）有關。本研究采用強有效的HPV甲基化檢測方法（焦磷酸測序技術），發現位于L1基因中的位點7 089、7 134的甲基化率在3組病變中差異顯著，可將子宮頸癌病程樣本加以區分。

表2　3組子宮頸病變中HPVl6 3′-L1及LCR基因各檢測位點的甲基化水平（%）Tab.2　Proportion methylation of each CpG site in 3′-L1/LCR o f HPV16 among three cervica l lesions（%）

表2　3組子宮頸病變中HPVl6 3′-L1及LCR基因各檢測位點的甲基化水平（%）Tab.2　Proportion methylation of each CpG site in 3′-L1/LCR o f HPV16 among three cervica l lesions（%）

Group CpG site in 3′-L1/LCR of HPV16 7 089　7 134　7 143　7 268　7 426　7 452 Normal/LSIL　86.07±6.23　28.32±7.11　37.49±16.22　14.54±8.60　25.50±8.88　12.35±7.80 HSIL　75.60±6.81　27.13±7.99　38.02±15.31　13.15±6.79　23.16±9.17　9.86±9.09 CC　78.72±7.39　37.70±8.37　41.43±10.71　12.63±5.16　22.61±13.52　13.91±13.55 F 6.203　5.449　0.224　0.201　0.205　0.382 P 0.006　0.010　0.800　0.819　0.816　0.686 Group　CpG site in 3′-L1/LCR of HPV16 7 458　7 532　7 550　7 673　7 679　7 691 Normal/LSIL　9.41±3.86　9.89±9.60　18.08±16.86　24.83±7.65　16.27±11.28　19.53±14.07 HSIL　9.99±5.99　10.30±12.27　16.11±19.05　22.34±6.35　15.72±9.85　16.39±13.58 CC　14.20±12.37　5.63±4.41　10.54±5.07　21.28±6.05　15.83±5.44　17.76±6.63 F 1.009　0.766　0.682　0.737　0.010　0.174 P 0.378　0.475　0.514　0.488　0.990　0.841 Group　CpG site in 3′-L1/LCR of HPV16 7 859　31　37　43　52　58 Normal/LSIL　3.71±2.33　14.76±6.94　13.12±6.70　12.73±6.87　13.66±8.21　13.22±8.30 HSIL　3.21±2.23　17.63±10.09　17.96±9.72　15.39±11.34　17.14±11.83　16.13±11.02 CC　2.82±1.93　23.60±14.66　22.14±13.69　22.22±14.61　22.90±17.16　20.61±18.29 F 0.426　1.670　1.848　1.848　1.302　0.792 P 0.657　0.207　0.177　0.177　0.288　0.463

綜上所述，HPV16 L1基因的特定位點甲基化水平與子宮頸病變相關，位點7 089、7 134的甲基化可以作為子宮頸病變篩查的一個潛在性分子標記物，可作為臨床上子宮頸病變診療的新依據。

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（編輯武玉欣）

Correlation between Severity ofCervicalLesionsand Methylation of Human Papilloma Virus Type16DNA

WANGWei1，LIU Jian-hua2，WANGGui-li1，QITe1，RUANQiang1，SUNZheng-rong1
（1.Virus Laboratory，Shengjing Hospital，China Medical University，Shenyang 110004，China；2.Department of Clinical Laboratory，Shengjing Hospital，China MedicalUniversity，Shenyang 110004，China）

ObjectiveToquantifiablymeasure themethylation frequencyof18CpG sites in the3′region of L1 geneand long control region（LCR）gene of HPVl6 DNA，and study the relationship between HPVl6 DNA methylation and severity of cervical lesions.M ethodsA total of 10 cases Normal/low-grade squamous intraepithelial lesion（Normal/LSIL），10 cases of high-grade squamous intraepithelial lesion（HSIL），and 10 cases of cervical cancer（CC）were recruited for the study.The relationship between severity of cervical lesions and HPV16 DNA methylation was analyzed bybisultlte-pyrosequencing.Results Themethylation ratewashighestin Normal/LSILatposition7089 located in3′-L1，followed byCC.The lowest was found in HSIL.The difference in methylation percentage among the three lesions was significant（P=0.006）.In 7 134，the proportion methylationwasalsodifferentamong threegroups（P=0.01），difference inmethylation percentagebetween Normal/LSILandCC，aswellasNormal/LSIL and HSILwassignificant（P=0.038，0.017）.ConclusionThemethylation statusofCpG sites7 089 and 7 134 in the3′region of L1 gene isassociatedwith theseverityofcervicaldisease.Thequantificationof HPV DNAmethylation canbeused forcervicaldiseasescreening in clinicalsamples.

human papilloma virus16；methylation；CpG site；cervical lesion；pyrosequencing

R373.9

A

0258-4646（2016）04-0293-05

10.12007/j.issn.0258-4646.2016.04.002

國家自然科學基金（81171581）

王微（1989-），女，碩士研究生.

孫崢嶸，E-mail：sunzr@sj-hospital.org

2015-06-16

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