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FISH在宫颈癌筛查中的应用

        作为一项分子生物学与细胞遗传学相结合的技术,荧光原位杂交(FISH)在肿瘤相关标志物的临床检测上应用越来越广泛。分子与形态的结合是其最大特点,从而给传统病理提供更为准确的诊断和治疗。
        如前所述,大量研究证明HPV在宫颈癌的发生发展中起着重要作用。由于其基因组与宿主细胞基因组的整合,导致宿主细胞染色体变得不稳定,发生多种染色体或位点的扩增或缺失,而这些位点的变异与宫颈癌的发生发展有着密切关系,且都可通过FISH来检测。目前在临床上应用较为广泛的有染色体端粒酶mRNA(TERC)基因和c-MYC基因。
 
一:TERC基因
        目前宫颈细胞学筛查的广泛应用和HPV检测已使宫颈癌的发病率和死亡率大幅度下降,但目前的筛查程序仍存在一定的局限性。对于年轻女性来说,轻度细胞学异常很常见,且大多数会自然转归;HPV感染可能只是短暂的,有可能自然转阴。更为重要的是,细胞学筛查不能很好地辨别ASCUS/LSIL(组织学CIN)患者是否进展。CIN发展为宫颈癌是一个长期的过程,早期诊断和恰当的治疗完全可能将其阻断在CIN或早期癌阶段,并彻底治愈。然而,并非所有的CIN病变都进展为高度病变,而目前采用的基于形态学诊断的方法有时很难将CIN与非瘤病变、不同级别的CIN准确地鉴别出来,从而导致过度治疗或治疗不足。因此,需要其他标志物辅助CIN的诊断。
        宫颈细胞癌变过程中几乎都伴有3号染色体长臂及端粒酶RNA基因(TERC)的扩增。端粒在维持染色体稳定性中起着重要作用(文献1)。端粒在正常的细胞周期中会因不完全复制导致不断缩短,最后细胞将失去复制能力而步入老化、凋亡或恶变。HPV与宿主细胞基因组的整合导致相应信号通路紊乱、基因组不稳定、抑癌基因失活、端粒酶基因激活,从而能够维持端粒的长度和结构,使癌变细胞永生化(文献2、3)。端粒酶活性主要受端粒酶反转录酶(TERT)基因和染色体端粒酶mRNA(TERC)基因调控,二者分别编码端粒酶的逆转录酶和RNA模板。TERC基因数目的增加和蛋白的表达可提高端粒酶活性,促进肿瘤的发生发展,TERC基因扩增是宫颈癌形成的早期事件(文献2)。
        充分数据表明,随着宫颈病变级别增加,TERC基因扩增的阳性率也随着增加。自从2003年第一篇文献报道TERC在宫颈癌的临床应用以来(文献4),目前已有大量的研究成果发表。TERC基因检测的临床意义主要在于:1)TERC基因扩增能准确区分宫颈细胞高度癌前病变和低度癌前发育异常,鉴别诊断的敏感性和特异性达80%以上。2)当患者病理检查不能明确病情为CIN1还是CIN2时(或细胞学检查处于ASCUS或LSIL),如果TERC基因扩增,则提示病人发展为CIN2及以上阶段的可能性为90%,且有向浸润癌转变的可能。所以,用FISH方法检测TERC基因扩增有助于宫颈癌的筛查及早期诊断,并且可以辅助明确癌前病变的病理分级,从而提示临床选择合理的治疗方式,避免过度治疗或治疗不足。液基细胞学+HPV检查+TERC检测的组合套餐可把宫颈病变诊断的准确性和特异性提高至最优水平。
        值得一提的是,国内以卫生部牵头的多中心研究数据(83家三甲医院)也于2010年发表(文献5),样本量高达7786例,用液基细胞学检查、HPV检测、TERC基因检测三种方法进行诊断与比较,研究TERC基因异常与宫颈细胞学、组织学、HPV感染状态、年龄的关系,非常有力地阐述了检测在临床中的应用前景。 

二:c-MYC基因
        比较基因组(CGH)结果显示TERC(3q26)和c-MYC(8q24)是宫颈癌前病变最易扩增的两个基因(文献6)。并且,8q24位点是HPV最常整合进人基因组的位点之一(文献7)。c-MYC基因可能通过激活端粒酶反转录酶(TERT)基因从而让病变细胞得到永生化(文献8)。Policht et al.(文献9)的研究显示,c-MYC在阴性样本、CIN1、CIN2、CIN3和宫颈癌患者中的阳性率分别为5%、26%、96%、95%和100%,且随着组织学病变程度的加深其阳性率也随着增加。并且,c-MYC扩增的拷贝数越高,病人的预后越差。已有多篇研究报道TERC和c-MYC共同运用于宫颈癌前病变的筛查及预后判断(如文献9、10)。
 
三:其他靶标
        宫颈癌细胞染色体不稳定,除了以上两个靶标有较多研究外,还有其他可能对临床诊断有意义的染色体或位点靶标。如7号染色体(文献11、12)、CGH研究的多基因扩增或缺失(文献13)。这些靶标可应用于以后的课题申请和临床研究。
 
引用文献:

1. Huffman KE et al. (2000) Telomere shortening is proportional to the size of the G-rich telomeric 3’-overhang. J Biol Chem. 275(26):19719-19722.
2. Calado RT & Young NS (2009) Telomere diseases. The New England Journal of Medicine. 361:2353-65.
3. Duensing S & Munger K (2004) Mechanisms of genomic instability in human cancer: insights from studies with human papillomavirus oncoproteins. Int. J. Cancer. 109:157-162.
4. Heselmeyer-Haddad K et al. (2003) Detection of genomic amplification of the human telomerase gene (TERC) in cytologic specimens as a genetic test for the diagnosis of cervical dysplasia. Am J Pathol. 163:1405-1416.
5. Jiang J et al. (2010) Detection of TERC amplification in cervical epithelial cells for the diagnosis of high-grade cervical lesions and invasive cancer. Journal of Molecular Diagnostics. 12(6).
6. Chen et al. (2012) Genomic amplification patterns of human telomerase RNA gene and C-MYC in liquid-based cytological specimens used for the detection of high-grade cervical intraepithelial neoplasia. Diagnostic Pathology. 7:40.
7. Wentzensen N et al. (2004) Systematic review of genomic integration sites of human papillomavirus genomes in epithelial dysplasia and invasive cancer of the female lower genital tract. Cancer Res. 64:3878-3884.
8. Wu KJ et al. (1999) Direct activation of TERT transcription by c-MYC. Nat Genet. 21:220-224.
9. Policht FA et al. (2010) Analysis of genetic copy number changes in cervical disease progression. BMC Cancer. 10:432.
10. Sokolova I et al. (2007) Chromosomal biomarkers for detection of human papillomavirus associated genomic instability in epithelial cells of cervical cytology specimens. Journal of Molecular Diagnostics. 9(5):604-611.
11. Stoltzfus P et al. (2005) Gain of chromosome 3q is an early and consistent genetic aberration in carcinomas of the vulva. Int J Gynecol Cancer. 15:120-126.
12. Andersson S et al. (2009) Detection of genomic amplification of the human telomerase gene TERC, a potential marker for triage of women with HPV-positive, abnormal pap smears. The American Journal of Pathology. 175(5).
13. Wilting SM et al. (2009) Chromosomal signatures of a subset of high-grade premalignant cervical lesions closely resemble invasive carcinomas. Cancer Res. 69(2).
14. Grandori C et al. (2000) The MYC/MAX/MAD network and the transcriptional control of cell behavior. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 16:653-99.


  
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