用多组学方法研究HPV整合介导的宫颈癌发生机制

Cervical cancer is one of the three most common female cancers in the world. Although the integration of HPV in the genome of cervical cancer cells has been widely studied, there are still a part of samples that have not been detected any integration, which is related to the limited sensitivity and accuracy of traditional detection methods, and the traditional methods can only detect a single integration break point but not the integrated sequence. In addition, methylation in the carcinogenic process of HPV is considered to be an important means of regulating gene expression, but the correlation between methylation, gene expression and HPV integration is still unclear. In this project, the applicant will conduct virus probe capture sequencing, methylation sequencing and RNA sequencing on the genomes of the cancer tissues and adjacent tissues of 75 patients with cervical cancer. Firstly, the HPV integration in DNA data will be detected using optimized methods. Then, the HPV integration information will be integrated with methylation and RNA sequencing data for trans-omics analysis. In addition, high-quality cervical cancer DNA sequencing data in public databases will be analyzed. The applicant strives to find some new regular pattern of HPV integration, explore the role of HPV integration in the cervical carcinogenesis from the perspective of multi-omics, reveal the interaction between the virus and the host, and provide theoretical basis for the diagnosis and treatment of cervical cancer.

宫颈癌是世界上最常见的三种女性癌症之一，HPV与宿主染色体的整合是宫颈癌发生的关键步骤。虽然HPV在宫颈癌细胞基因组中的整合已被广泛研究，但仍然有一部分样本没有检测到任何整合，这与传统检测方法灵敏度和准确性有限有关，并且传统方法只能检测到单个整合断点而不能得到整合的序列。另外HPV致癌过程中的甲基化被认为是调控基因表达的重要手段，但甲基化、基因表达与HPV整合的相互关系还不清楚。在本课题中，申请者会对75例宫颈癌病人的癌组织和癌旁组织的基因组进行病毒探针捕获测序、甲基化测序和RNA测序。首先会使用优化的方法检测DNA数据中的HPV整合，然后将HPV整合信息与甲基化、RNA数据进行综合的跨组学分析，此外还会分析公共数据库中的高质量宫颈癌DNA测序数据。力争发现一些新的HPV整合规律，从多组学的角度探索HPV整合在宫颈癌发生中的作用，揭示病毒和宿主的互作，为宫颈癌诊断和治疗提供理论依据。

宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤之一，HPV与宿主染色体的整合是宫颈癌发生的关键步骤。虽然HPV在宫颈癌细胞基因组中的整合已被广泛研究，但仍然有一部分病例没有检测到任何整合，这与传统检测方法灵敏度和准确性的有限有关。HPV DNA整合到人类基因组中会通过影响DNA甲基化水平进而对宫颈细胞的癌变过程产生影响，因此探究HPV整合如何通过改变癌变过程中的DNA甲基化状态来影响基因表达十分重要。. 本课题完成了新一代检测病毒整合的生物信息学方法HIVID2的开发，使其能够得出更准确的HPV整合位置，并使用该方法对42例HPV阳性癌前病变病人的炎症组织、癌前病变组织、以及50例HPV阳性宫颈癌患者的HPV整合位点进行检测。分别在肿瘤、癌旁组织中检测到985个和485个HPV整合位点。并且发现高频HPV整合基因RAB2A的表达水平与存活率存在显著负相关，进一步的实验表明，RAB2A可调节上皮-间充质转化并促进转移形成。此外，我们还将HPV整合信息与甲基化、RNA数据进行综合的跨组学分析，发现存在HPV整合的样本中PROS1甲基化水平显著高于无整合样本，而存在HPV整合样本的PROS1表达水平显著低于无整合样本。存在HPV整合的样本中MIR205HG甲基化水平显著低于无整合样本，MIR205HG在有HPV整合的样品中的表达水平显著高于无整合的样品。进一步的实验验证表明，MIR205HG的上调可能促进宫颈癌细胞的增殖和迁移能力。. 综上所述，本项目发现RAB2A在体内外均能促进宫颈癌细胞的迁移和侵袭，且HPV整合可能通过改变MIR205HG和PROS1的基因甲基化来影响基因表达，并影响疾病进程，这为HPV诱导的宫颈癌的早期诊断和新治疗方法开发提供了新线索。