Peisajul celular și molecular al carcinomului scuamos cervical: rolul keratinocitelor în evoluția tumorală mediată de HPV

Carcinomul de col uterin reprezintă a patra cauză de cancer malign la femei la nivel global, cu aproximativ 600.000 de cazuri diagnosticate anual și peste 300.000 de decese. Deși strategiile globale de vaccinare anti-virus papiloma uman (HPV), screening și tratament au redus incidența bolii, diferențele dintre regiunile dezvoltate și cele cu venituri reduse rămân semnificative. În regiunea Xinjiang, China, rata detecției cancerului de col și a leziunilor precanceroase depășește media națională, în ciuda unei prevalențe scăzute a infecției cu HPV. Studiul realizat la Universitatea Medicală din Xinjiang a analizat mecanismele moleculare ale carcinomului scuamos cervical la nivel unicelular, pentru a înțelege interacțiunile dintre celulele epiteliale, fibroblaste și macrofage în microambientul tumoral (TME).
Peste 95% dintre cancerele de col uterin sunt cauzate de infecția cu HPV, în special de subtipurile oncogene precum HPV16. Proteinele virale E6 și E7 joacă un rol major în transformarea malignă, prin inactivarea căilor de supresie tumorală p53 și Rb, determinând proliferarea necontrolată a celulelor epiteliale. Totuși, infecția cu HPV singură nu explică integral progresia tumorală – heterogenitatea celulară și moleculară a țesutului tumoral joacă un rol crucial în rezistența la tratament și evoluția bolii. Tehnologia de secvențiere unicelulară (scRNA-seq) permite caracterizarea precisă a acestor interacțiuni complexe între celulele epiteliale, fibroblaste, celulele imune și matricea extracelulară.

Despre studiu

Studiul a inclus patru paciente cu cancer cervical confirmat histopatologic, în stadii FIGO IB1–IIA1, dintre care trei au fost HPV-pozitive și una HPV-negativă. Au fost colectate probe de țesut tumoral și paratumoral, din care s-au obținut suspensii celulare pentru analiza scRNA-seq pe platforma 10x Genomics. După controlul calității, au fost analizate 77.061 de celule, dintre care 34.038 proveneau din țesuturi tumorale. Analiza a identificat 20 de tipuri celulare distincte, incluzând keratinocite, fibroblaste, celule T, macrofage și celule endoteliale.

Keratinocitele au fost împărțite în subtipuri bazale, diferențiate, suprabazale și proliferante, fiecare având un profil transcripțional specific. Compararea țesuturilor tumorale cu cele non-tumorale a arătat că keratinocitele proliferante sunt semnificativ îmbogățite în tumori, în timp ce keratinocitele bazale predomină în țesuturile sănătoase, sugerând o pierdere a capacității de diferențiere normale în mediul tumoral. În paralel, fibroblastele au fost mai puțin abundente în tumori, dar au prezentat o activare pronunțată a căilor de tranziție epitelial-mezenchimală și angiogeneză, contribuind la remodelarea TME.

Rezultate

Expresia genelor virale HPV și modificările celulare

În probele HPV-pozitive, genele virale E1, E2, E5, E6 și E7 au fost puternic exprimate în keratinocite, în special în cele aflate în stadiu de diferențiere. Proteinele E6 și E7 au indus dereglarea căilor de diferențiere și au stimulat proliferarea celulară. Markerii clinici p16 și exportin-5 au fost supraexprimați în keratinocitele infectate, confirmând activitatea virală intensă.

Profiluri moleculare ale keratinocitelor proliferante

Analiza diferențială a identificat 3900 de gene exprimate diferențial între keratinocitele proliferante și cele diferențiate. Genele S100A7, SPRR3, CNFN și PI3 au fost cele mai supraexprimate în keratinocitele proliferante, în timp ce MT2A și STMN1 au fost mai abundente în celulele diferențiate. Căile TNF și interferon alfa/beta au fost activate în keratinocitele proliferante, indicând un răspuns inflamator antiviral persistent.

Identificarea subpopulației PI3+S100A7+

Două gene – PI3 și S100A7 – s-au dovedit a caracteriza o subpopulație distinctă de keratinocite proliferante (PI3+S100A7+) asociată cu infecția HPV. Analiza bazelor de date TCGA și ArrayExpress a arătat că această subpopulație este semnificativ mai frecventă în tumori HPV-pozitive și corelează cu un prognostic nefavorabil (P < 0,05). Expresia ambelor gene crește progresiv odată cu stadiul tumoral, fiind asociată cu o supraviețuire globală mai scurtă.

Interacțiunea macrofag–keratinocit în microambientul tumoral

Macrofagele au fost identificate drept principalii mediatori ai comunicării intercelulare în TME. Interacțiunile lor cu keratinocitele proliferante s-au intensificat semnificativ în țesuturile HPV-pozitive. Rețelele ligand–receptor au evidențiat implicarea moleculelor TNF, CCL2–CCR2, CXCL8 și IL-10, care susțin recrutarea și polarizarea macrofagelor pro-tumorale (CD163+). Analiza de supraviețuire a arătat că pacienții cu infiltrare ridicată simultană de keratinocite PI3+S100A7+ și macrofage CD163+ au avut cel mai slab prognostic (P = 0,04).

Studiul a evidențiat și activarea axei MIF–CD74 în macrofage, cunoscută pentru rolul său în menținerea unui microambient inflamator și imunosupresiv. Acest mecanism contribuie la supraviețuirea celulelor tumorale și la evaziunea imună, consolidând ideea că interacțiunile macrofag–keratinocit sunt esențiale pentru progresia carcinomului cervical.

Rolul fibroblastelor și al subtipurilor HPV

Fibroblastele din TME au prezentat o heterogenitate crescută, cu apariția fibroblastelor asociate cancerului (CAFs) în tumori. Acestea au fost implicate în remodelarea matricei extracelulare, angiogeneză și inflamație acută locală. Compararea infecțiilor cu HPV16 și HPV66 a relevat diferențe majore: HPV16 a fost asociat cu abundență crescută de keratinocite proliferante și celule T citotoxice, în timp ce HPV66 a prezentat predominanța fibroblastelor și a celulelor epiteliale scuamoase, indicând mecanisme patogenice distincte între subtipuri.

Concluzii

Acest studiu unicelular detaliat a evidențiat o subpopulație specifică de keratinocite PI3+S100A7+ implicată în transformarea malignă timpurie a colului uterin, în strânsă interacțiune cu macrofagele CD163+ prin căile TNF și MIF–CD74. Rezultatele susțin ideea că infecția HPV nu este doar un factor inițiator, ci și un modulator al microambientului tumoral, amplificând procesele inflamatorii și proliferative care susțin progresia cancerului.

Expresia crescută a genelor PI3 și S100A7 reprezintă potențiali biomarkeri pentru diagnosticul precoce și prognosticul bolii, iar blocarea interacțiunilor dintre keratinocite și macrofage ar putea deschide noi direcții terapeutice. Totuși, numărul mic de paciente și absența validărilor funcționale in vivo impun prudență în interpretarea concluziilor. Extinderea cercetărilor prin integrarea transcriptomicii spațiale și multi-omics ar putea clarifica arhitectura funcțională a microambientului tumoral în carcinomul cervical mediat de HPV.