口咽部人乳头瘤病毒感染检测方法的研究进展

周潜, 尹跃平

周潜, 尹跃平. 口咽部人乳头瘤病毒感染检测方法的研究进展[J]. 实用临床医药杂志, 2021, 25(16): 125-128, 132. DOI: 10.7619/jcmp.20211988
引用本文: 周潜, 尹跃平. 口咽部人乳头瘤病毒感染检测方法的研究进展[J]. 实用临床医药杂志, 2021, 25(16): 125-128, 132. DOI: 10.7619/jcmp.20211988
ZHOU Qian, YIN Yueping. Progress in detection of oropharyngeal human papillomavirus infection[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2021, 25(16): 125-128, 132. DOI: 10.7619/jcmp.20211988
Citation: ZHOU Qian, YIN Yueping. Progress in detection of oropharyngeal human papillomavirus infection[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2021, 25(16): 125-128, 132. DOI: 10.7619/jcmp.20211988

口咽部人乳头瘤病毒感染检测方法的研究进展

基金项目: 

国家级“艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病”科技重大专项 2018ZX10101001-004-003

详细信息
    通讯作者:

    尹跃平, E-mail: yinyp@ncstdlc.org

  • 中图分类号: R739.6;R373.9

Progress in detection of oropharyngeal human papillomavirus infection

  • 摘要: 人乳头瘤病毒(HPV)是一种仅感染人类的双链DNA病毒,口咽部HPV感染可引起口腔潜在恶性疾病与头颈部鳞状细胞癌等不良后果,口咽部HPV感染的检测是早期诊断与治疗的关键。近年来,以核酸检测与免疫组化(IHC)作为检测HPV的主流方法,其他多种替代方法也得到了迅速发展。本文综述了口咽部HPV感染的不良后果与检测方法的研究进展,以期为临床应用提供参考依据。
    Abstract:
    Human papillomavirus (HPV) is a double-stranded DNA virus that only infects humans. Oropharyngeal HPV infection can cause potential oral malignant diseases as well as head and neck squamous cell carcinoma and other adverse consequences. Detection of oropharyngeal HPV infection is the key to early diagnosis and treatment. In recent years, nucleic acid detection and immunohistochemistry (IHC) are the mainstream method for the HPV detection, and many alternative methods have also been rapidly developed. This article reviewed the research progress of adverse effects and detection methods of oropharyngeal HPV infection, so as to provide reference for clinical application.
  • 人乳头瘤病毒(HPV)属于乳多空病毒科中的乳头瘤病毒属,为球形无包膜的双链DNA病毒,HPV感染具有高度的种属特异性,人类是其唯一宿主[1]。HPV具有200多种类型,不同HPV类型具有感染不同身体部位的倾向[2],从而引起不同疾病。HPV 6型和11型常感染肛门生殖器引起良性生殖器疣[3],HPV 16型感染口腔和咽喉黏膜可引起口咽部潜在恶性疾病与鳞状细胞癌等多种不良后果。HPV 16型和18型与阴道、宫颈、肛门或阴茎的鳞状上皮内病变或癌有关[4-5]。对于HPV在不同部位的感染,采用相应的检测方法对相关疾病的早期诊断与治疗具有重大意义。本文综述了口咽部HPV感染引起的不良后果和口咽部HPV感染检测方法的研究进展,并对不同方法的原理与性能进行了对比。

    OPMD的概念于2005年由WHO提出,旨在定义具有转化为口腔鳞状细胞癌潜力的口腔表现,包括白斑、黏膜下纤维性变和扁平苔藓等[6-7], 其中以口腔白斑最为常见,全球患病率为1%~3%[7]。HPV感染是OPMD的危险因素之一, HPV感染与口腔扁平苔藓和口腔白斑显著相关[8], 常为HPV 16型或18型感染。荟萃分析[9]表明,白斑合并HPV患病率为20.2%, 扁平苔藓为23.0%, 口腔黏膜下纤维化为28.6%。高危HPV在OPMD的恶性转化中起到重要作用, HPV E6和E7蛋白可以调节包括p53功能丧失、抗凋亡功能增强和端粒酶活性增加等多种细胞变化[10]

    HNSCC主要指起源于口腔、鼻腔、咽喉部位的鳞状细胞癌,是全世界发病率第六的恶性肿瘤, 2018年全球共有89万新发病例, 45万死亡病例[11-12]。根据是否存在HPV感染可分为HPV阳性HNSCC和HPV阴性HNSCC, 其中HPV阳性HNSCC患者具有更好的预后[13-14]。根据2016年的统计数据,全世界口咽部鳞状细胞癌(OPSCC)中HPV阳性率为20.6%, 喉癌中为23.6%, 鼻窦癌中为29.6%, 鼻咽癌中为31.1% [15], 以HPV-16型和HPV-18型等高危HPV感染为主[16]。其中男性HPV阳性HNSCC患病率是女性的3~6倍,其原因可能为男男性行为导致的肛门生殖器和口咽部HPV持续感染[17]

    感染HPV是HPV阳性HNSCC的早期事件,经口性行为是引起口咽部HPV感染的主要因素, HPV病毒可通过破损的口腔上皮或扁桃体隐窝进入口腔上皮基底层[18]。在HPV阳性HNSCC的发展过程中,HPV病毒基因组能稳定整合到宿主干细胞或增生的基底细胞基因中。在宿主细胞的致癌转化中, HPV E6和E7蛋白起主要作用, E6蛋白与肿瘤抑制因子p53形成复合物,促进p53的泛素化和蛋白酶体降解[19]。E7蛋白与视网膜母细胞瘤基因1(RB1)紧密结合,促进蛋白酶体降解RB1,导致E2F家族的转录因子释放[20], 使细胞进入S期,驱动细胞周期进展,促进细胞转化为癌细胞[21]

    目前,已经开发出多种检测口咽部病变中HPV的方法,包括核酸检测法(HPV DNA检测和E6/E7 mRNA检测)、免疫组化(IHC)、原位杂交法(ISH)和血清学等方法。

    HPV DNA聚合酶链式反应(PCR)检测HPV DNA是一种具有高灵敏度且较为简便廉价的技术,常使用通用引物如PGMY09/PGMY1和GP5+/GP6+靶向扩增HPV DNA保守序列(L1基因),扩增后使用凝胶电泳、限制性片段长度多态性或直接测序的方法鉴定HPV基因型。荟萃分析[22]表明, PCR法的灵敏度和特异性分别为94%~100%和74%~92%。PCR法适用于各类标本,但由于其高灵敏度,标本制备或采样过程中的交叉污染容易导致假阳性[23]。同时,由于HPV的一过性感染不足以发展为癌,仅进行HPV DNA检测并不能提供病毒转录的信息,难以证明HPV的病毒感染活性,因此HPV DNA检测常与其他方法结合能够提高灵敏度。

    E6/E7 mRNA检测HPV的持续感染并驱动细胞的恶性转化基于E6和E7蛋白的表达,因此检测E6或E7蛋白的表达可确定样品是否为HPV驱动的肿瘤。采用逆转录(RT)与实时荧光定量聚合酶链反应(qPCR)方法对E6/E7 mRNA进行扩增和鉴定是目前鉴定HPV阳性HNSCC的金标准[24], 但由于mRNA在环境中容易降解,该方法对标本要求较高,需新鲜或冰冻的组织样品[25]。由于进行实时荧光定量聚合酶链反应(RT-qPCR)技术要求较为复杂、成本较高等原因,现难以用于对HPV阳性头颈部鳞状细胞癌的常规筛查。

    目前已有研究[26-28]将p16蛋白免疫组化(IHC)作为诊断HPV感染的替代指标。美国病理学家学院以及美国临床肿瘤学会指南[29-30]也建议使用p16 IHC对HNSCC的肿瘤样本进行HPV检测。当HPV感染鳞状上皮细胞时, HPV E7基因表达,使CDK4抑制因子Rb失活,破坏其与转录因子E2F结合的能力,引起细胞增殖失调。异常增殖的细胞中,CDK4抑制剂p16蛋白过度表达,因此可将p16上调作为HPV感染的替代指标[31]。相关分析[32-35]表明, p16蛋白表达在诊断口咽鳞状细胞癌中的HPV感染时敏感度为80%~90%,特异度约为80%~90%。由于其检测成本较其他方法低2~6倍[36], 并可用于福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)的组织样品, p16 IHC在进行HPV阳性HNSCC的大规模筛查中较为适用。PRIGGE E S等[22]研究表明, IHC-p16与HPV-DNA结合检测能显著提高诊断HPV的特异度,这种检测新策略更适合于需要降级治疗的患者。

    靶向DNA的原位杂交(DNA ISH)DNA ISH技术将特定标记的探针与组织切片中的DNA杂交,可直接观察组织切片中细胞内的靶向DNA, 根据常规光学显微镜可判读阳性结果并准确反映HPV的存在。目前已开发出多种商业DNA ISH检测试剂盒,包括Enzo、Ventana和TellgenplexTM HPV DNA试剂盒,可识别HPV 16、18型等多种HPV亚型[37-38]。但HPV DNA ISH技术多用于对宫颈癌HPV检测中,在头颈部鳞状细胞癌中由于背景信号阻碍DNA标记信号的识别,易导致假阴性的产生。研究[39]表明,当肿瘤细胞中HPV拷贝数小于100时25%~45%的病例被报告为假阴性。

    靶向RNA的原位杂交(RNA ISH)由于DNA ISH技术假阴性率高的原因,更多研究[33-34, 40]倾向于使用RNA ISH法来检测HNSCC中的HPV。以RNA RT-qPCR作为金标准, HPV ISH的灵敏度为87%~100%, 特异度为88%~100%, 具有较高的检测性能。RNA ISH技术灵敏度和特异度主要取决于探针的选择,其中RNAscope技术适用小体积探针,可与部分降解的mRNA杂交,具有在石蜡包埋的组织样品中进行检测的优势,可同时对高风险HPV与HPV活动性感染提供依据。但由于该方法成本较高,目前仅用于科学研究,尚未被推荐用于临床常规使用[41]

    在口咽部HPV的血清学检测中,基于HPV 16型的生物标志物研究最多, HPV16 E6抗体已被确定为HPV相关口腔癌的早期生物标志物,可通过Luminex和酶联免疫吸附试验(ELISA)等方法对血清中的抗体进行检测[42]。LANG KUHS K A等[43]研究表明, HPV16 E6抗体在HPV相关口腔癌的诊断中灵敏度为90%, 特异度为96%。除E6抗体以外,针对HPV16 L1抗体的快速检测方法Prevocheck也表现出较好的灵敏度和特异度[44]。但由于缺乏足够的临床数据, E6抗体检测的方法还未应用于常规临床检测。有研究[45]评估了叶酸、胰岛素样生长因子(IGF)-1、胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)-3和干扰素-γ(IFN-γ)水平作为HPV相关肿瘤的候选标志物,但总体有效性较差,相比直接检测HPV抗体特异性较低。

    在多种口咽部HPV感染的检测方法中, p16蛋白免疫组化染色法是目前成本最低的技术,适合于对HPV阳性HNSCC患者的早期筛查,但该方法也存在一定的误诊率和漏诊率,需结合其他方法结果进行确诊。2种原位杂交方法中, RNA ISH体现出了较高的检测性能,但由于成本较高,临床常规使用难以普及; DNA ISH可能出现由于技术原因难以判读结果所带来的假阴性,导致漏诊率较高,也较少用于临床。E6/E7 mRNA检测是目前鉴定HPV阳性HNSCC的金标准,但要求新鲜或者冷冻的组织样本,对于临床更常见的FFPE样本,常使用DNA PCR的检测方法。综上,对于口咽部HPV感染的检测,可在前期使用p16免疫组化染色法,当观察到染色阳性时,再使用从FFPE样品中提取的DNA使用PCR法进行确认。该策略在荷兰与英国的研究[24, 46]中获得了验证,灵敏度和特异度可达到100%,但此方法耗时较长,可能延长日常临床工作中的诊断时间。

    HNSCC是全球常见的恶性肿瘤之一,口咽部HPV感染是其主要病因,对患有OPMD等口腔特征表现的重点人群进行口咽HPV感染的筛查具有一定的必要性,早期检测高危HPV可更准确地诊断癌前病变和早期癌。在检测方面,目前核酸扩增法与IHC是主要的HPV抗原检测手段,同时也存在多种替代方法协助诊断患者是否存在HPV感染,可根据地区特点与实验室条件选用适宜的检测方法。随着各种新型检测技术的不断进步,有望在未来研究出具有高灵敏度和特异度,且成本控制较低的单步法检测技术应用于口咽部HPV的检测中。

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-12
  • 网络出版日期:  2021-10-08
  • 发布日期:  2021-08-27

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