Cơ chế phân tử của quá trình lây nhiễm HPV (Human Papilloma Virus) và Ung thư cổ tử cung

THÔNG TIN CẬP NHẬT

Cơ chế phân tử của quá trình lây nhiễm HPV
(Human Papilloma Virus) và Ung thư cổ tử cung
Phần 1: Một số sự kiện phân tử quan trọng trong quá trình diễn
tiến ung thư.
John DOORBAR* Hiệu đính bởi: Lê Quang Thanh**
Tóm tắt
HPV (human papillomaviruses) nhiễm vào tế bào biểu mô và gây ra một loạt các tổn thương mô từ
dạng mụn cóc cho đến tân sinh và ung thư ở cổ tử cung. Cho đến nay đã xác định được hơn 100 típ
HPV, với một phân nhóm được phân loại là nguy cơ cao. ADN của HPV nguy cơ cao được tìm thấy ở
hầu hết các trường hợp ung thư cổ tử cung (>99,7%), với HPV16 là típ phổ biến nhất ở cả hai dạng
là bệnh tổn thương ở mức độ thấp và tân sinh ở cổ tử cung, và gây nên khoảng 50% các trường hợp
ung thư cổ tử cung.
Khi HPV nhiễm vào tế bào biểu mô thì bộ gen của virus hiện diện ở dạng độc lập với tế bào chủ
trong lớp tế bào đáy. Lúc này khi các tế bào bị nhiễm di chuyển lên bề mặt biểu mô, quá trình biểu
hiện các gen của virus được kiểm soát chặt chẽ. Mô hình biểu hiện gen của virus ở các tổn thương
cổ tử cung mức độ thấp (low-grade) tương tự với mô hình được quan sát thấy ở dạng mụn cóc do
các típ HPV khác gây ra.
Các dạng tân sinh mức độ cao cho thấy mức độ lây nhiễm yếu hơn thể hiện ở việc quá trình biểu
hiện gen của virus bị cản điều hòa, và chu trình sinh sản bình thường của virus không thể được hoàn
tất. Hầu hết các trường hợp ung thư cổ tử cung được phát sinh trong vùng chuyển tiếp ở điểm tiếp
nối biểu mô lát tầng/trụ ở cổ tử cung, và đây cũng là vị trí được cho là nơi mà sự lây nhiễm sản sinh
có thể được hỗ trợ không hiệu quả. Protein E6 và E7 của các chủng nguy cơ cao có thể làm tế bào
tăng sinh thông qua tương tác với những protein của vùng PDZ và Rb (Retinoblastoma), góp phần
hình thành tân sinh. Trong khi đó quá trình phân hủy protein p53 thông qua hoạt động của protein E6
ngăn chặn quá trình sửa chữa đột biến trên bộ gen tế bào. Ung thư thường được phát sinh trên các
cá thể không thể phục hồi sau lây nhiễm và có các gen tiền ung thư được biểu hiện kéo dài hàng
năm hay thập kỷ. Ở hầu hết các cá thể, đáp ứng miễn dịch dẫn tới việc virus bị đào thải, hoặc đẩy
virus vào dạng tiềm tàng hoặc dạng không thể hiện triệu chứng trong các tế bào ở lớp đáy.

Virus HPV (Human Papilloma Virus)
và bệnh
Virus HPV gây ra một phổ rộng các tổn
thương biểu mô. Có hơn 100 típ HPV đã
được xác định dựa trên phân tích giải trình
tự AND,1 mỗi loại được tìm thấy gây
nhiễm tại các vị trí biểu mô đặc trưng.2
Những típ HPV có liên quan tới ung thư
cổ tử cung được phân loại là các típ HPV
nguy cơ cao. Trong đó, HPV16 típ HPV
* Khoa Vi sinh học, Viện nghiên cứu y học quốc gia,
Ridgeway, Mill Hill, London NW7 1AA, Anh Quốc.

** ThS.BS., Bệnh viện Từ Dũ, DĐ: 0913726745, Email:


nguy cơ cao thường gặp nhất trong dân số
chung, và gây nên khoảng 50% các trường
hợp ung thư cổ tử cung. Những típ HPV
nhiễm trên niêm mạc còn lại được xếp vào
nhóm nguy cơ trung bình hoặc thấp tùy
thuộc vào suất độ được tìm thấy trong ung
thư. Các típ HPV nguy cơ thấp, ví dụ như
HPV11, rất hiếm khi được tìm thấy ở các
trường hợp ung thư nhưng vẫn khá quan
trọng trong y khoa do chúng gây mào gà
sinh dục.

33

THỜI SỰ Y HỌC, Chuyên đề SỨC KHỎE SINH SẢN, Tập 16, Số 2, Tháng 8 – 2016

Dự đoán khoảng 20% các trường hợp
CIN1 sẽ diễn tiến thành CIN2 và khoảng
30% của những tổn thương loại này sẽ
diễn tiến sang dạng tân sinh nguy hiểm
hơn nếu không được chữa trị. Khoảng
40% các tổn thương CIN3 có thể diễn tiến
thành ung thư,3 với các dạng tân sinh ở cổ
tử cung thường xuất hiện trong vùng
chuyển tiếp của cổ tử cung, nơi có các tế
bào của biểu mô trụ ở vùng kênh cổ tử
cung gặp các tế bào biểu mô lát tầng ở
vùng ngoài cổ tử cung. Sự mở rộng phạm
vi của các tế bào biểu mô trụ và lát tầng ở
khu vực này thay đổi rõ rệt trong suốt đời
sống của người phụ nữ, và đây là vị trí
khởi phát ung thư ở hầu hết các trường
hợp. Có đề xuất rằng vùng chuyển tiếp tế
bào này có thể là vị trí tối ưu để hoàn tất
chu trình sinh sản của virus HPV nguy cơ
cao như HPV16.
Một số sự kiện phân tử quan trọng
trong quá trình diễn tiến ung thư
Việc phát hiện các tổn thương cổ tử cung
như condyloma phẳng, LSIL, HSIL hay
ung thư cổ tử cung xâm lấn phản ánh các
thay đổi về mặt phân tử trong quá trình
biệt hóa tế bào biểu mô bình thường xảy ra

sau lây nhiễm virus.
Quá trình sinh sản của virus tại bề mặt
biểu mô phụ thuộc vào trình tự và thời
điểm biểu hiện những sản phẩm của các
gen virus (Hình 1, 2),4,5 với thời điểm cho
những sự kiện này trở nên rối loạn dần
trong suốt quá trình hình thành tân sinh. Ở
trường hợp HSIL, quá trình khuếch đại bộ
gen của virus xảy ra ở gần bề mặt biểu mô
hơn các trường hợp condyloma và LSIL,
và sự biểu hiện của các protein lớp vỏ của
virus bị trì hoãn.5 Cơ sở phân tử cho
những thay đổi này hiện vẫn chưa được
hiểu rõ, nhưng có thể trong vài trường hợp
cho thấy sự thay đổi mức độ biểu hiện của
E6 và E7 xảy ra sau sự tích hợp của bộ gen
virus vào nhiễm sắc thể của tế bào chủ. Sự
tích hợp bộ gen HPV vào nhiễm sắc thể
của tế bào chủ là sự kiện quan trọng trong
diễn tiến của hầu hết các trường hợp ung
34

thư cổ tử cung. Mặc dù sự kiện này xảy ra
ngẫu nhiên trên bộ gen, một vài nghiên
cứu đã chỉ ra rằng có những vị trí được ưu
tiên lựa chọn cho việc tích hợp tại các
điểm thường dễ gãy và gợi ý rằng những
thay đổi về biểu hiện gen tại hay gần
những vị trí tích hợp có thể góp phần trong
quá trình phát triển ung thư.6 Tuy nhiên rõ

ràng là việc tích hợp (thường dẫn tới hệ
quả mất E2) có thể dẫn tới rối loạn điều
hòa biểu hiện của E6/E7, và điều này là rất
quan trọng cho việc tăng cường phát triển
của các tế bào ung thư cổ tử cung. Sự cần
thiết của các gen này trong việc duy trì
kiểu hình ung thư được thể hiện rõ qua
những nghiên cứu nhằm mục đích ức chế
hoạt động của các gen sinh ung trong tế
bào ung thư cổ tử cung. Sự hiện diện khắp
nơi của vùng E6/E7 của bộ gen virus theo
sau quá trình tích hợp vào nhiễm sắc thể tế
bào chủ thường xảy ra cùng với việc mất
hay phá hủy trình tự mã hóa hầu hết E1,
E2 và E4 của virus. Protein E2 của virus
có tác động ngăn cản tăng sinh tế bào
thông qua việc điều hòa URR (vùng điều
hoà thượng nguồn) của virus và cũng có
thể gây ra ngừng chu trình tế bào tại pha
G2.7,8 Mặc dù ADN HPV tích hợp được
tìm thấy ở hầu hết các trường hợp ung thư
cổ tử cung, các yếu tố khác cũng có thể tác
động tới sự phát triển các sang thương tiền
ung thư được quan sát thấy ở tân sinh
trong biểu mô lát tầng.
Mặc dù nhiều típ HPV có thể lây nhiễm
trong cổ tử cung, chỉ có những típ nguy cơ
cao có mối liên hệ mật thiết với ung thư cổ
tử cung do những hoạt động đặc trưng của
các gen tiền ung thư của nhóm này. Chỉ

các protein E7 của nhóm nguy cơ cao mới
kích hoạt những bất thường của trung thể
trong nuôi cấy tế bào và trong động vật
chuyển gen,9,10 và protein E7 của nhóm
nguy cơ cao được cho là hoạt động như
một chất tạo đột biến phân bào, đây là hoạt
động làm tăng khả năng xuất hiện lỗi qua
mỗi chu kỳ phân chia tế bào.11 Cũng như
E7, protein E6 cũng có những khác biệt
chức năng giữa các típ HPV nguy cơ cao


THÔNG TIN CẬP NHẬT

Hình 1 A. Cấu trúc bộ gen và chu trình sống của virus HPV
Bộ gen của virus HPV16 (7904 bp) được thể hiện bằng vòng tròn màu đen với các promoter sớm (p97) và muộn
(p670) ở dạng mũi tên. Sáu khung đọc mở (ORF) sớm E1, E2, E4, E5 (màu xanh lá) và E6, E7 (màu đỏ) được
biểu hiện từ p97 hay p670 tại các giai đoạn khác nhau trong suốt quá trình biệt hóa tế bào biểu mô. Các ORF
muộn L1 và L2 (màu vàng) cũng được biểu hiện nhờ p670, sau đó là một loạt các biến đổi trên mRNA và tiếp
theo là quá trình polyadenyl hóa ở các vị trị sử dụng từ vị trí được polyadenyl hóa sớm (PAE) tới muộn (PAL).
Tất cả các gen của virus được mã hóa trên một mạch của bộ gen ADN mạch đôi. Vùng kiểm soát dàu (LCR từ vị
trí 7156 tới 7184) được mở rộng cho phép nhận diện vị trí gắn E2 và yếu tố TATA của promoter p97. Vị trí gắn
E1 và SP1 cũng được thể hiện.

Hình 1 B. Quá trình xâm nhiễm của HPV vào tế bào
Các sự kiện quan trọng xảy ra theo sau quá trình xâm nhiễm được thể hiện ở hình vẽ bên tay trái. Lớp biểu bì
được thể hiện có màu cùng với lớp chân bì (da) nằm phía dưới có màu xám. Các lớp tế bào khác nhau hiện diện
ở biểu mô được diễn giải bên tay trái. Các tế bào biểu bì biểu hiện các chỉ thị chu trình tế bào cũng được thể
hiện có nhân màu đỏ. Sự hiện diện của những tế bào này phía trên lớp đáy là hệ quả của quá trình lây nhiễm
virus, cụ thể là quá trình biểu hiện của các gen tiền ung thư E6, E7 của virus. Sự biểu hiện của các protein virus

cần thiết cho việc sao chép bộ gen virus xảy ra khi tế bào biểu hiện E6 và E7 dưới sự hoạt hóa của p670 ở các
lớp biểu mô bên trên (các tế bào có màu xanh lá có nhân đỏ). Gen L1 và L2 (màu vàng) được biểu hiện ở một
khu vực các tế bào có chứa ADN virus được khuếch đại trong các lớp biểu mô phía trên. Các tế bào chứa thể
xâm nhiễm virus thường bong ra khỏi bề mặt biểu mô (là các tế bào màu xanh lá có nhân màu vàng). Ở mô da,
quá trình này tiếp sau sự phân hủy nhân và hình thành các vảy xếp tầng. Thời điểm và sự lan rộng biểu hiện của
các protein virus được tóm tắt bằng các mũi tên nằm bên phải hình. Hệ quả của việc biểu hiện các sản phẩm
gen virus theo trật tự này được thể hiện trên hình ở phần ngoài cùng bên tay phải. Quá trình biểu hiện E6 và E7
khi E1, E2, E4 và E5 hiện diện ở mức thấp cho phép duy trì bộ gen virus (duy trì bộ gen/tăng sinh tế bào). Sự gia
tăng mức độ của các protein sao chép tạo điều kiện cho quá trình khuếch đại bộ gen virus diễn ra dễ dàng.
Protein L2 xuất hiện khởi sự việc đóng gói bộ gen virus, cùng với sự biểu hiện của L1 cho phép hình thành các
thể virus xâm nhiễm. Protein E4 tích tụ gần với bề mặt biểu mô có thể làm tăng cường hiệu quả giải phóng virus.

35


THỜI SỰ Y HỌC, Chuyên đề SỨC KHỎE SINH SẢN, Tập 16, Số 2, Tháng 8 – 2016

Hình 2: Những thay đổi trong các kiểu biểu hiện dẫn tới diễn tiến ung thư cổ tử cung
Trong suốt quá trình diễn tiến thành ung thư, quá trình biểu hiện gen của virus bị thay đổi. Ở các trường hợp
CIN1 (LSIL), thứ tự các sự kiện xảy ra tương tự với các sự kiện quan sát thấy ở các vùng tổn thương có khả
năng lây nhiễm (mô hình hóa ở hình ngoài cùng bên trái). Tuy nhiên ở CIN2 và CIN3 các quá trình xảy ra các sự
kiện muộn bị cản trở, và mặc dù thứ tự các sự kiện không bị thay đổi nhưng quá trình tạo ra các thể virus xâm
nhiễm bị hạn chế nhỏ dần vào các khu vực ở gần bề mặt biểu mô. Quá trình tích hợp các trình tự HPV vào bộ
gen vật chủ có thể hỗ trợ cho những thay đồi này và có thể dẫn tới tiếp tục cản trở điều hòa biểu hiện của
protein E7 (và các protein cần cho quá trình sao chép E1 và E2 bị mất đi). Ở các trường hợp ung thư cổ tử cung
(hình ngoài cùng bên phải), các giai đoạn sinh sản trong vòng đời của virus không được hỗ trợ và bộ gen độc lập
của virus trong tế bào có thể mất đi.

và nguy cơ thấp. Một trong những khác
biệt có liên quan tới diễn tiến ung thư là

khả năng protein E6 của các típ nguy cơ
cao có thể tạo phức hợp ba thành phần với
p53 và ubiquitin ligase E6AP (protein gắn
E6) của tế bào dẫn tới việc phân hủy p53
qua trung gian proteasome.12 Protein E6
của các típ nguy cơ thấp gắn vào p53 với
ái lực thấp hơn so với ở các típ nguy cơ
cao và ít có khả năng gắn với E6AP cũng
như kích hoạt phân hủy p53.12,13 Việc mất
đi đáp ứng sửa sai ADN qua trung gian
p53 trong tế bào có biểu hiện E6 của HPV
nguy cơ cao dẫn tới việc tích tụ các thay
đổi thứ cấp bên trong nhiễm sắc thể của tế
bào chủ, sau đó có thể dẫn tới ung thư.
Mặc dù sự biểu hiện khác thường của các
gen tiền ung thư của các típ nguy cơ cao
có thể gây ảnh hưởng tới việc phát triển
ung thư cổ tử cung, sự biểu hiện riêng rẽ
của các protein này được cho là không đủ
tác dụng và các protein của virus không
thể hoàn toàn thay đổi các tế bào sừng hoá
của người được nuôi cấy.14
Có một giả thuyết thường được chấp nhận
rằng quá trình phát sinh ung thư qua trung
gian papillomavirus đòi hỏi phải có sự tích
luỹ thêm các thay đổi di truyền xảy ra qua

36

thời gian sau khi bị xâm nhiễm ban đầu.

Độ tuổi trung bình của phụ nữ có ung thư
cổ tử cung xâm lấn vào khoảng 50 tuổi,
trong khi đó độ tuổi trung bình của phụ nữ
có HSIL khoảng 28 cho thấy hầu hết các
ca có giai đoạn tiền ung thư kéo dài nhằm
tích luỹ những biến đổi di truyền thứ cấp.
Mặc dù các biến đổi di truyền thứ cấp có
thể xảy ra ngẫu nhiên, sự hiện diện của các
chất chuyển hóa thuốc lá trong chất tiết cổ
tử cung được cho là yếu tố nguy cơ cho sự
phát triển thành ung thư cổ tử cung 18, điều
này được ghi nhận có một tỉ lệ nhất định
chất gây ung thư của thuốc lá được tìm
thấy với nồng độ cao trong dịch tiết cổ tử
cung ở nhóm phụ nữ hút thuốc 15. Sinh nở
nhiều và việc dủng thuốc ngừa thai dạng
uống trong thời gian dài cũng có liên quan
tới việc gia tăng nguy cơ.16,17
Kết luận
Protein E6/E7 vẫn được biểu hiện trong
suốt chu trình sống của virus sau khi cổ tử
cung bị lây nhiễm, nhưng nồng độ các
protein này được kiểm soát chặt chẽ bởi
các cơ chế điều hoà biểu hiện gen của
virus.
Protein E2 đóng vai trò quan trọng trong
điều hoà biểu hiện của protein E6/E7. Quá


THÔNG TIN CẬP NHẬT

trình tích hợp thường dẫn tới hệ quả mất
E2, có thể dẫn tới cản trở điều hòa biểu
hiện của E6/E7.
Việc mất điều hoà biểu hiện protein
E6/E7 là yếu tố thuận lợi dẫn đến ung thư
cổ tử cung.
Tài liệu tham khảo
1. Bernard, H. U. (2005) The clinical importance of
the nomenclature, evolution and taxonomy of
human papillomaviruses. J. Clin. Virol. 32
(Suppl. 1), S1–S6
2. Villiers de, E. M. (2001) Taxonomic
classification
of
papillomaviruses.
Papillomavirus Rep. 12, 57–63
3. Peto, J., Gilham, C., Fletcher, O. and Matthews,
F. E. (2004) The cervical cancer epidemic that
screening has prevented in the UK. Lancet 364,
249–256
4. Peh, W. L., Middleton, K., Christensen, N. et al.
(2002) Life cycle heterogeneity in animal models
of human papillomavirus-associated disease. J.
Virol. 76, 10401–10416
5. Middleton, K., Peh, W., Southern, S. A. et al.
(2003)
Organisation
of
the

human
papillomavirus
productive
cycle
during
neoplastic progression provides a basis for the
selection of diagnostic markers. J. Virol. 77,
10186–10201
6. Yu, T., Ferber, M. J., Cheung, T. H., Chung, T.
K., Wong, Y. F. and Smith, D. I. (2005) The role
of viral integration in the development of cervical
cancer. Cancer Genet. Cytogenet. 158, 27–34
7. Fournier, N., Raj, K., Saudan, P. et al. (1999)
Expression of human papillomavirus 16 E2
protein in Schizosaccharomyces pombe delays
the initiation of mitosis. Oncogene 18, 4015–
4021
8. Frattini, M. G., Hurst, S. D., Lim, H. B.,
Swaminathan, S. and Laimins, L. (1997)
Abrogation of a mitotic checkpoint by E2
proteins
from
oncogenic
human
papillomaviruses correlates with increased

turnover of the p53 tumour suppressor protein.
EMBO J. 16, 318–331
9. 9 Duensing, S., Duensing, A., Flores, E. R., Do,
A., Lambert, P. F. and Munger, K. (2001)

Centrosome
abnormalities
and
genomic
instability by episomal expression of human
papillomavirus type 16 in raft cultures of human
keratinocytes. J. Virol. 75,
10. Schaeffer, A. J., Nguyen, M., Liem, A. et al.
(2004) E6 and E7 oncoproteins induce distinct
patterns of chromosomal aneuploidy in skin
tumors from transgenic mice. Cancer Res. 64,
538–546
11. Duensing, S. and Munger, K. (2004)
Mechanisms of genomic instability in human
cancer: insights from studies with human
papillomavirus oncoproteins. Int. J. Cancer 109,
157–162
12. Huibregtse, J. M., Scheffner, M. and Howley, P.
M. (1993) Localization of the E6AP regions that
direct human papillomavirus E6 binding,
association with p53 and ubiquitination of
associated proteins. Mol. Cell. Biol. 13, 4918–
4927
13. Storey, A., Thomas, M., Kalita, A. et al. (1998)
Role of a p53 polymorphism in the development
of human papillomavirus-associated cancer.
Nature (London) 393, 229–234
14. Hawley-Nelson, P., Vousden, K. H., Hubbert, N.
L., Lowy, D. R. and Schiller, J. T. (1989) HPV16
E6 and E7 proteins cooperate to immortalize

human foreskin keratinocytes. EMBO J. 8,
3905–3910
15. Castle, P. E. (2004) Beyond human
papillomavirus:
the
cervix,
exogenous
secondary factors and the development of
cervical precancer and cancer. J. Low. Genit.
Tract Dis.8, 224–230
16. Moodley,
J.
(2004)
Combined
oral
contraceptives and cervical cancer. Curr. Opin.
Obstet. Gynecol. 16, 27–29
17. Hellberg, D. and Stendahl, U. (2005) The
biological role of smoking, oral contraceptive
use and endogenous sexual steroid hormones
in invasive squamous epithelial cervical cancer.
Anticancer Res. 25, 3041–3046

37