人乳頭瘤病毒58型系統(tǒng)地理學(xué)分析研究.pdf

1、人乳頭瘤病毒58型(HPV58)是具有高度致癌危險(xiǎn)性的HPV型別之一。其全球范圍內(nèi)感染率不高,但在亞洲、非洲等地卻呈現(xiàn)出不同尋常的流行狀況。由于全球HPV58數(shù)據(jù)分布零散,加之一些高發(fā)地區(qū)(如中國(guó)內(nèi)地)數(shù)據(jù)缺乏,迄今為止對(duì)世界范圍內(nèi)的HPV58地理分布仍未見(jiàn)較全面的分析報(bào)道。系統(tǒng)地理學(xué)分析是探討病毒等物種特殊地理分布的一種有效的生物信息學(xué)方法,它避免了大規(guī)模耗時(shí)耗力的臨床篩查,通過(guò)對(duì)已知病毒(HPV58)核苷酸序列進(jìn)行分析,從而不僅能追

2、蹤病毒的全球地理遷移,還能發(fā)現(xiàn)病毒(HPV58)與疾病(宮頸癌)流行的潛在關(guān)聯(lián)。近期,類(lèi)似的方法已被成功地用于禽流感病毒的分析。中國(guó)內(nèi)地是HPV58的高發(fā)區(qū),因此將其數(shù)據(jù)融入全球數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的系統(tǒng)地理學(xué)分析尤為重要。然而,目前全球已收錄的來(lái)源于中國(guó)內(nèi)地的HPV58核苷酸序列卻十分缺乏(查閱全球最大的基因數(shù)據(jù)庫(kù)——GenBank,截止至2008年8月,僅收錄兩條來(lái)自中國(guó)內(nèi)地HPV58序列,一條無(wú)功能,另一條為E6基因),因而在現(xiàn)有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

3、上進(jìn)行分析很難涵蓋中國(guó)內(nèi)地這一特殊的HPV58高發(fā)區(qū)。本課題在中國(guó)內(nèi)地部分地區(qū)多點(diǎn)采集HPV陽(yáng)性的宮頸癌組織標(biāo)本,進(jìn)行HPV58檢測(cè),擴(kuò)充中國(guó)內(nèi)地HPV58序列庫(kù)(遞交入GenBank數(shù)據(jù)庫(kù));將所獲得的中國(guó)內(nèi)地HPV58新序列融入現(xiàn)有GenBank全球數(shù)據(jù),利用生物信息學(xué)(系統(tǒng)發(fā)生、系統(tǒng)地理學(xué)、適應(yīng)性進(jìn)化等)的方法將多基因(E6、L1)序列信息歸并整合,重構(gòu)HPV58全球進(jìn)化軌跡,探討中國(guó)內(nèi)地在全球HPV58的傳播、遷徙過(guò)程中的作用。

4、本課題分為以下四個(gè)部分進(jìn)行研究:
　　 第一部分HPV病毒E6基因與L1基因分型的兼容與歸并
　　 目的:探討HPV中E6基因的分型潛力,明確:E6基因與L1基因數(shù)據(jù)的兼容性與可歸并性。
　　 方法:收集全球GenBank中HPV16簇群7個(gè)型別(HPV16、HPV31、HPV33、HPV35、HPV52、HPV58、HPV67)E6基因區(qū)完整(450bp)或近乎完整(≥385bp)的、有功能的158株HPV核苷

5、酸序列,基于E6基因?qū)ι鲜鲂蛄羞M(jìn)行比對(duì)、分型,并基于E6基因單獨(dú)對(duì)全球HPV16型變異株進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析。
　　 結(jié)果:HPV16簇群內(nèi)E6基因型內(nèi)核苷酸序列相似百分比均高于90％,和L1基因相類(lèi)似,同源性很高;基于E6基因?qū)?58條序列(歸并相同序列后剩余93條)利用三種方法(UPGMA、ME、NJ)構(gòu)建的HPV16簇群系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)結(jié)構(gòu)基本一致,樹(shù)型趨于穩(wěn)定,均能很好地區(qū)分各種型別,每一個(gè)進(jìn)化樹(shù)分支的靴值分析均達(dá)99％,可靠性

6、高;對(duì)HPV16型變異株單獨(dú)構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)也與以往L1基因分析結(jié)果類(lèi)似。
　　 結(jié)論:E6基因與L1基因可能承受較為均等的進(jìn)化壓力,兩者可能均為HPV中較為保守的編碼區(qū)域;盡管兩種基因序列數(shù)據(jù)零散、互相獨(dú)立,但在系統(tǒng)發(fā)生學(xué)上,兩者攜帶的進(jìn)化信息可能是相互兼容、可歸并的。
　　 第二部分中國(guó)內(nèi)地部分地區(qū)HPV58序列檢測(cè)分析及其系統(tǒng)親緣關(guān)系分析
　　 目的:在中國(guó)內(nèi)地范圍內(nèi)檢測(cè)HPV58序列(E6基因和L1基因),

7、探討中國(guó)內(nèi)地HPV58變異株的序列特點(diǎn),以及與全球其他HPV58株的系統(tǒng)親緣關(guān)系。
　　 方法:在中國(guó)內(nèi)地范圍內(nèi)收集(1996年～2007年,江蘇省、四川省、上海市等)人宮頸癌石蠟包埋組織,經(jīng)DNA提取、擴(kuò)增、測(cè)序等步驟,檢測(cè)HPV58陽(yáng)性標(biāo)本E6基因和L1基因序列。將檢測(cè)獲得的新序列遞交入GenBank數(shù)據(jù)庫(kù),并與已有序列合并,基于兩種基因(E6、L1)對(duì)HPV58進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)生學(xué)分析。
　　 結(jié)果:檢測(cè)獲得5條HPV5

8、8-E6全長(zhǎng)序列(450bp)、2條近全長(zhǎng)序列(435bp,436bp)和7條HPV58-L1近全長(zhǎng)序列(1,124～1,480bp),遞交入GenBank獲得登錄號(hào)EU999957～EU999970。將檢測(cè)獲得14條HPV58序列(L1、E6)與GanBank已有HPV58序列共同分析,發(fā)現(xiàn)中國(guó)內(nèi)地序列多與來(lái)自香港、中國(guó)西安、日本、菲律賓等的HPV58東南亞洲株同源,且有聚集于樹(shù)型中下部的傾向。
　　 結(jié)論:中國(guó)內(nèi)地以及東南亞

9、地區(qū)可能在接受“根部”來(lái)源的HPV58變異株后形成毒株播散源“中轉(zhuǎn)站”,在全球HPV58的傳播、遷徙過(guò)程中起著重要作用。
　　 第三部分全球HPV58病毒E6及L1變異遷移軌跡
　　 目的:將中國(guó)內(nèi)地?cái)?shù)據(jù)融入現(xiàn)有GenBank全球數(shù)據(jù)中,重構(gòu)HPV58全球進(jìn)化軌跡,探討中國(guó)內(nèi)地在全球HPV58的傳播、遷徙過(guò)程中的作用。
　　 方法:根據(jù)已構(gòu)建的HPV58-E6、L1兩組系統(tǒng)發(fā)生樹(shù),通過(guò)毒株分離源地理信息進(jìn)行配對(duì),

10、歸并兩組信息。將樹(shù)型信息與地理信息疊加標(biāo)記于世界地圖上,標(biāo)記出HPV58病毒在某個(gè)時(shí)期內(nèi)一次或多次的歷史性遷移,重構(gòu)HPV58的全球進(jìn)化軌跡。
　　 結(jié)果:E6基因變異遷移軌跡提示了東南亞地區(qū)(香港、中國(guó)西安)這一重要策源地:而L1基因變異遷移軌跡則明確了HPV58的非洲起源性。兩組信息對(duì)應(yīng)補(bǔ)充、相互驗(yàn)證。
　　 結(jié)論:HPV58毒株可能由非洲西部起源,在東南亞地區(qū)形成另一新的重要策源地,HPV58在非洲、東南亞出現(xiàn)高感

11、染率極有可能源于毒株時(shí)間上的較早存在(或傳入),亦有可能因?yàn)槠鹪摧^早(接近“根”)的變異株毒力較強(qiáng)。
　　 第四部分HPV58適應(yīng)性進(jìn)化現(xiàn)象以及HPV58與宮頸癌的關(guān)系
　　 目的:探討HPV58區(qū)域差異現(xiàn)象發(fā)生的原因,是否存在適應(yīng)性進(jìn)化現(xiàn)象;初步探討HPV58與宮頸癌發(fā)生、流行的關(guān)系。
　　 方法:運(yùn)用自主開(kāi)發(fā)軟件計(jì)算上述每一次變異事件(變異株序列兩兩之間)的dn/ds比(即非同義替代與同義替代發(fā)生速率比);將

12、HPV58變異株遷移軌跡與2005年WHO統(tǒng)計(jì)全球?qū)m頸癌發(fā)病率分布圖相整合、對(duì)比。
　　 結(jié)果:HPV58-E6和L1基因分別在7次、8次變異遷移事件中檢測(cè)到dn/ds＞1。當(dāng)HPV58由非洲西部傳入東南亞地區(qū)、東南亞地區(qū)自身區(qū)域內(nèi)、從東南亞地區(qū)“中轉(zhuǎn)”后傳入拉丁美洲、歐洲時(shí),毒株均可能發(fā)生了適應(yīng)性進(jìn)化。HPV58進(jìn)化遷移軌跡與全球?qū)m頸癌流行分布關(guān)聯(lián)密切:非洲、亞洲、中南亞島嶼、拉丁美洲等地的宮頸癌高發(fā)態(tài)勢(shì)與“非洲→東南亞、拉丁

13、美洲→歐洲、北美洲”的HPV58毒株逐次遷移方式吻合。
　　 結(jié)論:變異株的適應(yīng)性進(jìn)化現(xiàn)象可能是導(dǎo)致HPV58差異流行的主要原因之一,而人群易感性、地理環(huán)境等亦有可能是其中原因。HPV58變異株的遷移進(jìn)化與全球?qū)m頸癌的流行播散,兩者關(guān)聯(lián)密切。
　　 總結(jié):
　　 中國(guó)內(nèi)地以及東南亞地區(qū)在HPV58毒株的進(jìn)化、遷移播散中可能起了重要的“播散中轉(zhuǎn)站”作用;HPV58對(duì)全球?qū)m頸癌流行分布的影響可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們目前的認(rèn)知