浸潤性子宮頸癌におけるヒトパピローマウイルス16型遺伝子の宿主内変異の高水準

High Levels of Within-Host Variations of Human Papillomavirus 16 Genes in Invasive Cervical Cancer.

抄録

ヒトパピローマウイルス16型（HPV16）は、浸潤性子宮頸癌（ICC）で最もよく見られるHPV遺伝子型である。最近のHPV16の網羅的ゲノム研究により、ウイルスゲノムのマイナーヌクレオチド変異が感染女性ごとに多数存在することが明らかになったが、HPV16のこのような宿主内変異が子宮頸部発癌に関連しているかどうかは依然として不明である。ここでは、次世代シーケンサーを用いて、ICC（＝31例）と正常子宮頸部（＝21例）の個々の臨床検体におけるHPV16ゲノムの変異プロファイルをより詳細に検討した。合計367個のマイナーヌクレオチド変異（ICCから167個、正常子宮頸部から200個）が両群のウイルスゲノム全体から検出されたが、高頻度（1検体の相対リードカウントで10％以上の存在）のヌクレオチド変異はICCでより多く認められた（ICCでは10個、正常では1個）。ICCで見つかった高レベルの変異のうち、6つが遺伝子に位置し、そのすべてが非同義置換であった（E1ではQ142K、M207I、L262V、E2ではD153Y、R302T、T357A）。 これらのE1/E2変異体の機能解析から、E1/M207I、E2/D153Y、E2/R302Tはウイルス複製をサポートする能力が低下しており、E2/D153YとE2/R302Tはウイルス初期プロモーターを抑制できないことが明らかになった。これらの結果は、ICCに高レベルで存在するいくつかの宿主内変異が、ウイルス複製／転写タンパク質の機能障害または不安定化を通じて、積極的に選択され、子宮頸がん発症に寄与している可能性を示唆している。

Human papillomavirus type 16 (HPV16) is the most common HPV genotype found in invasive cervical cancer (ICC). Recent comprehensive genomics studies of HPV16 have revealed that a large number of minor nucleotide variations in the viral genome are present in each infected woman; however, it remains unclear whether such within-host variations of HPV16 are linked to cervical carcinogenesis. Here, by employing next-generation sequencing approaches, we explored the mutational profiles of the HPV16 genome within individual clinical specimens from ICC ( = 31) and normal cervix ( = 21) in greater detail. A total of 367 minor nucleotide variations (167 from ICC and 200 from the normal cervix) were detected throughout the viral genome in both groups, while nucleotide variations at high frequencies (>10% abundance in relative read counts in a single sample) were more prevalent in ICC (10 in ICC versus 1 in normal). Among the high-level variations found in ICC, six were located in the genes, and all of them were non-synonymous substitutions (Q142K, M207I, and L262V for E1; D153Y, R302T, and T357A for E2). functional analyses of these E1/E2 variants revealed that E1/M207I, E2/D153Y, and E2/R302T had reduced abilities to support viral replication, and that E2/D153Y and E2/R302T failed to suppress the viral early promoter. These results imply that some within-host variations of present at high levels in ICC may be positively selected for and contribute to cervical cancer development through dysfunction or de-stabilization of viral replication/transcription proteins.