宫颈癌由高危型人乳头瘤病毒(high risk-human papillomavirus,HR-HPV)持续感染引起,近年来我国宫颈癌发病率持续升高且愈发年轻化,严重危害女性健康
[1-2]。宫颈癌是目前唯一病因明确,并可实现早发现、早治疗的癌症,筛查癌前病变是预防的关键。宫颈癌筛查方法主要为LBC检查和HPV核酸检测;宫颈细胞学筛查方法明显提高了宫颈癌及癌前病变的检出率,具有较高的特异性,但是存在灵敏度不高、结果受临床取材、阅片医生主观影响等缺点
[3];随着分子生物学技术的快速发展,HPV核酸检测成为了宫颈癌筛查的重要方法。近年来宫颈癌筛查指南及专家共识将HR-HPV核酸检测作为宫颈癌筛查的主要方法
[4-5],这些核酸检测方法可以对HPV全基因组或某一片段(如:以L1 DNA、E6/E7 DNA或E6/E7 mRNA为检测靶点)进行检测
[5]。
HR-HPV持续感染过程中病毒的E6/E7 DNA与宿主细胞DNA整合并被激活,转录大量E6/E7 mRNA,产生癌蛋白而导致宫颈上皮内瘤样病变甚至宫颈癌
[6-7];因此基于HR-HPV E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA进行的核酸检测在宫颈癌筛查中有重要意义,然而二者在临床应用中的价值及区别少见报道。本研究回顾性分析了754例来院就诊并接受宫颈癌筛查的病例资料,以组织病理检查结果为金标准,探讨目前适用于临床的、以HR-HPV E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA为检测靶点的2种核酸检测方法在宫颈癌及癌前病变筛查中的应用价值,旨在为探索高效的宫颈癌筛查策略提供更多理论依据。
1 资料与方法
1.1 研究对象
收集2022年12月至2023年11月在重庆医科大学附属第一医院妇科就诊并接受HR-HPV E6/E7 DNA检测、E6/E7 mRNA检测、LBC检查、阴道镜检查和宫颈组织病理检查,且同时符合以下条件的病例作为研究对象:非妊娠,未进行过宫颈锥切术或子宫切除术,既往无宫颈癌及癌前病变史;共收集到754例病例纳入研究,年龄20~82(42.00±1.01)岁。本研究获本院伦理委员会批准(批准号:K2024-106-01)。
1.2 研究方法
1.2.1 HR-HPV E6/E7 DNA检测
使用海尔施基因科技公司生产的人乳头瘤病毒(human papillomavirus,HPV)核酸检测及基因分析试剂盒(PCR毛细电泳片段分析法)进行检测。该试剂盒针对HPV基因组的E6/E7基因设计特异性引物,采用多重PCR和毛细电泳技术定性检测HPV核酸并鉴定基因型。实验操作人员具备相关基因扩增实验操作资格,严格按照操作说明书进行操作;实验以pcDNA作为内置反应内参,用来监控PCR反应过程,阳性对照的质控范围为峰高750 RFU-15600 RFU。本研究对WHO在2021年发布的《预防宫颈癌:宫颈癌前病变筛查和治疗指南》中列出的14种HR-HPV的E6/E7 DNA结果进行分析,14种HR-HPV包括:16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66和68型
[8]。
1.2.2 HR-HPV E6/E7 mRNA检测
使用美国Hologic公司生产的全自动核酸检测系统PANTHER和Aptima HPV检测试剂盒(捕获杂交法)定性检测14种HR-HPV(16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、66、68型)
[8]的E6/E7 mRNA;HR-HPV E6/E7 mRNA检测阳性的标本,系统自动采用Aptima HPV-GT检测试剂盒(捕获杂交法)对16型和18/45型进行分型检测。操作严格按照说明书进行,检测过程由PANTHE全自动核酸检测系统自动完成;检测试剂盒包含内部质控品(internal control,IC),与每批样本同时检测,用来监测靶标捕获、扩增和检测情况以及仪器或操作人员出现的错误。检测结果由PANTHE系统软件自动判读,根据IC RLU和相关分析物的S/CO,检测结果可为阴性、阳性或无效;对无效的检测结果进行重测。
1.2.3 液基细胞学检查(liquid based cytology,LBC)
使用LP-A1利普液基自动制片系统(Liqui-prep)制备细胞学玻片,由本科2名病理医师共同阅片,根据TBS分类系统
[9]进行宫颈细胞学诊断,结果包括:未见上皮内病变或恶性病变(negative for intraepithelial lesion or malignancy,NILM)、意义不明的非典型鳞状细胞(atypical squamous cells of undetermined significance,ASC-US)、低级别鳞状上皮内病变(low-grade squamous intraepithelial lesion,LSIL)、高级别鳞状上皮内病变(high-grade squamous intraepithelial lesion,HSIL)和宫颈癌等。本研究中将LBC结果为NILM定义为阴性,其余结果为阳性。
1.2.4 阴道镜及组织病理学检查
细胞学结果为ASC-US及以上或HR-HPV E6/E7 DNA、E6/E7 mRNA检测结果任一阳性或临床症状明显者行阴道镜检查;阴道镜由妇科宫颈疾病中心阴道镜医师操作,对阴道镜检查异常者行宫颈组织定点活检,若阴道镜评估不满意,则行宫颈管搔刮术。所取活检组织的病理诊断均由两名病理医师共同阅片完成,参照WHO分类标准
[10],病理诊断结果分为:正常、慢性炎症、低级别鳞状上皮内病变(包括CIN Ⅰ)为LSIL(-),高级别鳞状上皮内病变(包括CIN Ⅱ、CIN Ⅲ、原位癌)、鳞癌、腺癌为HSIL(+)。LBC、E6/E7 mRNA和E6/E7 DNA检测结果均为阴性且无明显临床症状者,设定为无宫颈病变,组织学诊断视为正常子宫颈,不行阴道镜检查及宫颈组织活检。
1.3 统计学方法
采用SPSS 20.0统计软件进行统计分析,计数资料用百分比或率表示,组间比较采用卡方检验,ROC曲线差异比较采用DeLong’s test。检验水准α=0.05
2 结果
2.1 HR-HPV E6/E7 DNA、E6/E7 mRNA检测和LBC检查结果分析
HR-HPV E6/E7 DNA检测共检出阳性187例(24.80%),以单一型别感染为主,共150例,其次为二重感染27例;感染型别前3位分别为52型(32.09%,60/187)、58型(20.86%,39/187)和16型(16.58%,31/187)。HR-HPV E6/E7 mRNA检测共检出阳性135例(17.90%),其中16型阳性15例、18/45型阳性7例、其他型别E6/E7 mRNA阳性113例。LBC检查共检出NILM 700例(92.84%)、ASC-US 37例(4.91%)、LSIL 13例(1.72%)、HSIL 4例(0.53%)。
如
表1所示,LBC检查结果中,NILM、ASC-US、LSIL和HSIL患者的HR-HPV E6/E7 DNA阳性率分别为20.71%、75.68%、76.92%、100%,HR-HPV E6/E7 mRNA阳性率分别为13.14%、78.38%、76.92%、100%;E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA阳性检出率随细胞学病变级别升级而增高。细胞学异常组(ASC-US、LSIL和HSIL组)分别与正常组(NILM组)比较,E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA阳性率差异均有统计学意义(
χ²=59.10、
P=0.000,
χ²=23.70、
P=0.000,
χ²=14.98、
P=0.000;
χ²=108.99、
P=0.000,
χ²=42.35、
P=0.000,
χ²=25.49、
P=0.000)。细胞学结果为NILM组的患者,其E6/E7 DNA的阳性率(20.71%)明显高于E6/E7 mRNA(13.14%)阳性率,差异有统计学意义(
χ²=14.27,
P=0.000);细胞学结果为ASCUS、LSIL和HSIL组的患者中,E6/E7 DNA阳性率与E6/E7 mRNA阳性率相比,差异均无统计学意义(均
P>0.05)。
2.2 不同组织病理结果中HR-HPV E6/E7 DNA、E6/E7 mRNA和LBC检出阳性率比较
以组织病理结果作为诊断金标准,分别比较HR-HPV E6/E7 DNA、E6/E7 mRNA和LBC 3种方法的阳性检出率,如
表2所示,E6/E7 DNA、E6/E7 mRNA和LBC的阳性检出率均随组织病理分级升级而增高,LSIL组、HSIL组和宫颈癌组分别与正常组比较,3种方法阳性检出率均显著高于正常组,差异有统计学意义(均
P=0.000)。组织病理分级为正常组中,LBC的阳性率为2.01%,以ASC-US为主(11例);E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA的阳性率分别为19.14%和11.51%,均显著高于LBC的阳性率,差异具有统计学意义(
χ²=88.29、
P=0.000;
χ²=49.70、
P=0.000);E6/E7 DNA阳性率高于E6/E7 mRNA阳性率,差异有统计学意义(
χ²=7.74、
P=0.005)。LSIL组中,E6/E7 DNA阳性率(90.70%)和E6/E7 mRNA阳性率(90.70%)也均高于LBC阳性检出率(62.79%),差异有统计学意义(
χ²=9.38,
P=0.002;
χ²=9.38,
P=0.002);而E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA的阳性检出率差异无统计学意义(
P>0.05)。HSIL组和宫颈癌组,3种方法阳性检出率差异均无统计学意义(均
P>0.05)。总之,E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA在组织学为HSIL(+)病变的阳性检出率(93.75%、15/16;100%、16/16)均明显高于组织学诊断为LSIL(-)者(23.30%、172/738;16.12%、119/738)(
χ²=41.669,
P=0.000;
χ²=74.953,
P=0.000),且均高于LBC在LSIL(-)的阳性检出率(5.56%、41/738)(
χ²=95.156,
P=0.000;
χ²=42.684,
P=0.000)。
2.3 HR-HPV E6/E7 DNA、E6/E7 mRNA单独检测及联合LBC检测对HSIL(+)病变的诊断效能比较
将组织病理结果中正常或慢性炎症判读为阴性,其他结果判读为阳性;联合筛查时,任一种检测结果阳性即判读为阳性,所有结果均为阴性则判读为阴性。如
表3所示,识别HSIL(+)病变时,在灵敏度比较中,E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA单独筛查或联合LBC筛查,均具有相似的高灵敏度(93.80%,93.80%,100%,100%),差异无统计学意义(
χ2=8.94,
P=0.062),且联合筛查的灵敏度略高于单独筛查。在特异度比较中,E6/E7 mRNA和E6/E7 mRNA+LBC检测特异度(88.50%,87.20%)均高于E6/E7 DNA和E6/E7 DNA+LBC检测特异度(80.90%,79.90%)(
χ2=128.97,
P=0.000),但E6/E7 mRNA与E6/E7 mRNA+LBC比较、E6/E7 DNA与E6/E7 DNA+LBC比较,检测特异度差异均无统计学意义(均
P>0.05)。阳性预测值比较中,E6/E7 mRNA和E6/E7 mRNA+LBC检测阳性预测值(15.80%,15.20%)高于E6/E7 DNA和E6/E7 DNA+LBC检测阳性预测值(10.10%,10.30%)(
χ2=29.957,
P=0.000),E6/E7 mRNA与E6/E7 mRNA+LBC比较、E6/E7 DNA与E6/E7 DNA+LBC比较,阳性预测值差异均无统计学意义(均
P>0.05)。在阴性预测值比较中,E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA单独筛查或联合LBC筛查,均有很好的阴性预测值(99.80%,99.80%,100.00%,100.00%),且差异无统计学意义(
χ2=7.296,
P=0.121)。对4种方案约登指数分析,结果显示E6/E7 mRNA+LBC检测的约登指数最高(0.872),E6/E7 DNA检测的约登指数最低(0.747),4种筛查方案均有很高的诊断真实性。总之,以上结果提示在识别HSIL(+)病变时,E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA单独筛查或联合LBC筛查均有相似的高度的灵敏度和阴性预测值,E6/E7 mRNA和E6/E7 mRNA+LBC 2种筛查方案的特异度、阳性预测值和约登指数优于E6/E7 DNA和E6/E7 DNA+LBC 2种方案。
此外,本研究以组织病理学结果为金标准,绘制了4种筛查方案识别HSIL(+)病变的ROC曲线,如
图1所示,E6/E7 mRNA、E6/E7 mRNA+LBC、E6/E7 DNA、E6/E7 DNA+LBC 4种方法的AUC分别为0.887、0.875、0.812和0.803(均
P<0.01);其中E6/E7 mRNA检测的AUC大于E6/E7 DNA检测的AUC(
Z=5.880,
P=0.000),E6/E7 mRNA+LBC检测的AUC大于E6/E7 DNA+LBC检测的AUC(
Z=5.875,
P=0.000)。因此本课题组认为在识别HSIL(+)病变患者时E6/E7 mRNA检测的准确性较E6/E7 DNA检测更高。
3 讨 论
HPV是一种具有嗜上皮性的环状双链小DNA病毒,基因组分为早期基因区(包含E1、E2、E4、E5、E6、E7、E8)、晚期基因区(包含L1和L2)及长调控区LCR;其中E6和E7基因是主要致癌基因,L1基因是预防性疫苗的主要靶抗原及DNA检测的主要检测靶点;根据HPV结构、功能和诱发癌变的潜力,分为高危型和低危型
[7,11-12]。研究显示,在感染初始阶段HPV进入宿主细胞后处于游离状态,此阶段HPV感染普遍是一过性感染,90%感染者在感染HPV后6~12月可通过自身免疫系统清除病毒;随着高危型HPV持续感染,病毒E6/E7基因与宿主细胞DNA整合,产生的癌蛋白E6和E7分别与抑癌蛋白P53和Rbp结合协同促进细胞恶性增殖,最终导致宫颈上皮内瘤变甚至宫颈癌;而低危型HPV表达的E6和E7癌蛋白阻碍P53和Rbp功能弱于高危型,主要与良性增生相关
[11]。因此,HR-HPV持续反复感染是宫颈发生高级别病变及癌变(HSIL+)的必要条件,检测HR-HPV在筛查宫颈癌及癌前病变中具有重要价值。
HR-HPV DNA整合进宿主DNA是发生宫颈癌及癌前病变的重要步骤,此过程中其L1基因可能会丢失,而E6/E7基因持续存在
[13-14]。由于L1区域的高度保守性,目前我国用于临床的HPV 核酸检测主要以L1 DNA为检测靶点进行核酸扩增,在进行宫颈癌筛查时能够发现绝大多数HPV感染,但整合过程中L1片段丢失可能会造成一些更晚期病变患者漏检
[13-14]。随着分子生物学技术发展,近几年出现了以E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA为检测靶点的新的HPV核酸检测方法,但二者在宫颈癌及癌前病变筛查中的临床价值及区别,临床该选择何种筛查方案才能更高效地检出宫颈病变,都还需要更多的理论依据支持。
本研究首先分析了HR-HPV E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA阳性检出率,结果显示E6/E7 DNA阳性率高于E6/E7 mRNA阳性率,目前国内外研究结果也表明基于LI基因的HR-HPV DNA检测阳性率高于E6/E7 mRNA检测
[15-18]。可能由于行宫颈癌筛查患者中,部分为一过性感染,此阶段HR-HPV DNA进入细胞后处于游离状态,不表达E6/E7 mRNA,DNA检测仅能反映病毒的感染情况,因此行宫颈癌筛查时HR-HPV E6/E7 mRNA检测的阳性率低于DNA检测。此外,HPV感染型别与种族、地域等密切相关,中国女性感染HPV的主要型别为HPV 16、52、58、18和33型
[19];本研究HR-HPV E6/E7 DNA分型检测结果显示,感染前3位的分别为HPV 52型、58型和16型,与重庆等西南地区相关报道结果一致
[20-21]。以上结果提示HPV E6/E7 DNA检测与基于LI基因的HPV DNA检测意义相似,但与E6/E7 DNA检测相比,L1 DNA检测是否增加宫颈高级别病变漏检率,还需进一步研究。
其次,本研究基于细胞学和组织病理学分析了E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA阳性率,结果显示E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA阳性检出率均随细胞学和组织病变程度增加而升高,与国内外HPV DNA和E6/E7 mRNA相关研究结果一致
[15-18]。有研究者比较了HR-HPV E6/E7 mRNA与HC2 HPV-DNA 2种方法在ASC-US患者中的阳性检出率,结果显示HPV-DNA检测更易出现阳性结果
[22];而本研究中细胞学结果为ASC-US患者,E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA阳性检出率相当。细胞学结果为ASC-US患者的宫颈组织病理学结果差异很大,可以为正常、LSIL或HSIL及以上病变,ASC-US患者E6/E7 DNA阳性检出率理应高于E6/E7 mRNA;但近期 1 项研究分析了2 943例HR-HPV阳性患者阴道镜病理结果,发现E6/E7 mRNA阳性组与同期HPV DNA阳性组LSIL病变发生率无差异,原因可能是研究为回顾性分析,而非随机对照研究,研究样本不可避免存在偏倚
[23]。本研究可能存在类似原因,由于是回顾性分析可能存在样本偏倚,出现了细胞学结果为ASC-US患者中,绝大多数组织病理诊断为LSIL患者的E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA均为阳性,组织病理诊断为正常及慢性炎症者E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA均为阴性,从而导致E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA在ASC-US患者中阳性检出率相当。此外,本研究组织病理学结果为HSIL(+)和LSIL(-)患者中,E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA检测阳性率均高于LBC检查,且E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA检测在HSIL(+)病变中的阳性率均明显高于LSIL(-),提示E6/E7 DNA和E6/E7 mRNA检测与宫颈高级别病变一致性较低级别病变高,因此本课题组认为HR-HPV E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA检测在筛查宫颈HSIL(+)病变中有好的临床价值。
临床上大多数LSIL病变可以自行消退,但宫颈高级别病变及癌变患者需要及时发现并治疗,HSIL(+)患者早诊早治也是宫颈癌三级预防的关键环节。HR-HPV核酸检测及与细胞学联合筛查是发现HSIL(+)的重要措施,本研究以组织病理结果为金标准,分析了HR-HPV E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA检测及联合LBC检查识别HSIL(+)病变的诊断效能,结果显示:E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA单独检测及联合LBC检测都有相似的、高的灵敏度和阴性预测值;E6/E7 mRNA单独检测及联合LBC检测的特异度、阳性预测值、约登指数、ROC曲线下面积均高于E6/E7 DNA单独检测及与LBC联合筛查;所有性能指标中,E6/E7 DNA与E6/E7 DNA+LBC、E6/E7 mRNA与E6/E7 mRNA+LBC差异不明显。核酸检测要求有高度的临床灵敏度和阴性预测值,在保证较高检出率的同时尽量降低假阳性率
[5];近年来国内外相关研究普遍一致认为HPV E6/E7 mRNA检测较HPV DNA检测有相似的灵敏度和更高的特异性,更能识别出HPV感染者中可能发展为高级别病变的高危人群
[15-16,24]。Yang ZJ等
[18]1项有关Aptima HPV E6/E7 mRNA在中国大规模人群宫颈癌筛查的研究表明,HPV E6/E7 mRNA较HPV DNA检测灵敏度相当,特异性、阳性预测值和阴性预测值更高;DNA检测对正常宫颈组织、慢性宫颈炎和LSIL的检出率高于E6/E7 mRNA检测,而E6/E7 mRNA检测对HSIL和宫颈癌的检出率高于DNA检测。同样本研究结果提示在识别HSIL(+)病变时,HR-HPV E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA检测都有很好的诊断效能,且E6/E7 mRNA检测优于E6/E7 DNA检测,两种方法单独检测和与LBC联合筛查意义无明显差异。
综上所述,HR-HPV E6/E7 DNA检测与传统基于LI基因的HPV DNA检测方法临床意义相同,在进行宫颈癌病变筛查时,E6/E7 DNA与E6/E7 mRNA检测均能很好识别HSIL(+)病变,且E6/E7 mRNA检测效能优于E6/E7 DNA检测,而2种方法单独检测和与LBC联合筛查效果相当。我国宫颈癌初筛方法正从以细胞学为主向以HPV核酸检测为首转变
[5],HPV核酸检测商品化试剂品牌繁多,监管亟待规范化,因此采用经国家药品监督管理局批准的且经临床性能验证的HPV核酸检测方法和试剂,严格按照说明书及批准适用范围使用,并且需要加强HPV核酸检测实验室与临床沟通,让临床医生清楚本院所采用的HPV核酸检测方法及试剂适用于哪些临床用途(比如:宫颈癌初筛、与细胞学联合筛查、ASC-US分流等),以利于为患者提供有效高效的筛查方案。