Document Type : Microbiology and Immunology
Authors
1 Graduated from the Faculty of the Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of the Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Department of Microbiology and Microbial Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
سرطان نتیجه خروج سلولها از مسیرهاى درست تنظیمى، تکثیری و تمایزی است. خودکارآمدى در سیگنالهاى رشد، غیرحساس شدن به سیگنالهاى مهارکننده رشد، اجتناب از مرگ سلولى برنامهریزىشده، پتانسیل نامحدود تکثیر، حفظ رگزایى، تهاجم بافتى و متاستاز به بدخیم شدن سرطان منجر میشوند (1).
سرطان سینه یک بیماری چندمرحلهای میباشد. میزان مرگومیر سرطان سینه در زنان ایرانی 33/4 در هر 100000 نفر است که نسبت به انواع دیگر سرطان بیشتر است. عوامل مهم و تعیینکننده سرطان سینه شامل سن، سابقه سرطان سینه در فرد، سابقه خانوادگی مثبت و تغییرات ژنتیکی خاص میباشد. سابقه قاعدگی و بارداری، هورمونها نظیر استروژن، نژاد، نداشتن تحرک بدنی، نوشیدن الکل و تراکم سینه از عوامل تأثیرگذار میباشند (2). همچنین فاکتورهای محیطی که فاکتورهای خارجی نامیده میشوند، شامل عوامل فیزیکی یا تشعشعات (مثل اشعه UV و اشعه X)، عوامل شیمیایی (مثل موتاژنها و کارسینوژنها) و عوامل عفونی (مثل باکتریها و ویروسها) دخیل میباشند (3). ویروسها در حال حاضر بهعنوان فاکتورهای علتشناسانه سرطان انسانی پذیرفته شدهاند. تخمین زده میشود که 15 درصد از تومورهای انسانی در سراسر جهان توسط ویروسها ایجاد میشود (4).
ویروسهای انکوژنیک ازجمله ویروسهای هپاتیت B و C (Hepatitis B and C viruses)، ویروس اپشتاین بار (Epstein-Barr virus (EBV))، ویروس لوکمیای انسانی نوع 1 و 2 (Human T-cell leukemia virus type 1 and 2)، هرپس ویروس انسانی 8 (Human herpes virus 8) و پاپیلوماویروس (Human papillomavirus (HPV)) در انواع سرطانها دخیل میباشند (2، 5). مطالعات اپیدمیولوژیک گزارش کردند که ویروس تومورزای پستان موش (Mouse mammary tumor virus (MMTV)) در انسان بیماریزا است که ارتباط نزدیکی با HERVs دارد (6، 7).
رتروویروسهای سرطانزا با ادغام پروویروس در ژنوم میزبان باعث افزایش بیان انکوژنهای سلولی میشوند و مدت زیادی است که برای مطالعه ایجاد و پیشرفت تومور در مدلهای حیوانی مورد استفاده قرار میگیرند (8) و به دنبال آن بسیاری از انکوژنهای سلولی بهدلیل ارتباط آنها با تومورهای ناشی از این نوع رتروویروس شناسایی شدند. در طی مطالعات انجامشده ویروس تومور پستان موش باعث ایجاد تومورهای سلولهای اپیتلیال پستانی میشود. MMTV برای اولینبار در دهه 1930 بهعنوان یک عامل انتقالدهنده شیر در ارتباط با تومورهای پستانی در موش شناخته شد و برای مدت طولانی بهعنوان یک مدل in-vivo برای مطالعه سرطان سینه انسان مورد استفاده قرار گرفت (9).
ویروس MMTV در ابتدا بهعنوان یک رتروویروس ساده طبقهبندی میشد. ژنوم رتروویروسهای ساده از گلیکوپروتئینهای مرتبط با گروه Gag، آنزیمهای موردنیاز برای تکثیر ژنوم (ترانس کریپتاز معکوس و اینتگراز؛ Pol/In) و پروتئینهای انولوپ (Env) تشکیل شده است. در مقابل، ژنوم رتروویروسهای پیچیده، مانند لنتی ویروسها و دلتا ویروسها، پروتئینهای غیرساختاری را رمزگذاری میکنند که تکثیر ویروس در سلول میزبان را تسهیل میکنند یا در برابر پاسخهای ایمنی ذاتی یا در طی عفونت in-vivo مقابله میکنند. ژنوم ویروس MMTV حداقل سه پروتئین کمکی شناختهشده را رمزگذاری میکند که بهعنوان یک رتروویروس پیچیده در نظر گرفته میشود. طول ژنوم آن 9 کیلوباز است و مانند همه رتروویروسها دارای توالی با تکرارهای پایانی `5 و `3 (LTR: Long terminal repeat) است که درمورد MMTV بسیار طولانی میباشند (تقریباً 3/1 کیلوباز) و در کنار آن قرار دارد. 3' LTR ویروس یکی از پروتئینهای جانبی که تحت عنوان سوپرآنتی ژن (Sag) نامیده میشود را کد میکند. همچنین علاوهبر ناحیه کدکننده Sag، دارای محلهایی جهت اتصال به فاکتور رونویسی در ناحیه LTR میباشد (10).
سرطان سینه ناشی از ویروس MMTV با ادغام کامل یا بخشی از ژنوم خود با استفاده از توالی انتهای LTR خود در ژنوم میزبان و ایجاد پروویروس به فعالسازی انکوژنهای سلولی منجر میشود (11). علاوهبراین، پروتئین ناحیه Env در تومورزایی سینه نقش مهمی را ایفا میکند. Envویروس دارای یک موتیف فعالسازی مبتنی بر ایمنی تیروزین (ITAM) است که معمولاً در گیرندههای بیانشده در سلولهای خونساز یافت میشود. بیان پروتئین Env در سلولهای اپیتلیال پستان طبیعی موش یا انسان باعث ایجاد دگرگونی مورفولوژیکی در کشت سلولی میشود (12).
ازآنجاکه سیر بالینی سرطان اولیه سینه در هر بیمار متفاوت با سایر مبتلایان است، تعیین سرنوشت نهایی هر بیمار مشخص نیست و شناخت عواملی که بتوانند بهطور مستقیم یا غیرمستقیم، سرنوشت نهایی بیماران را پیشبینی کنند، در تصمیمگیری بالینی و انتخاب درمان مفید میباشد. مطالعات دو دهه اخیر نشان دادند مکانیسمهای مختلفی در شروع و پیشرفت سرطان سینه در سطح بافتی نقش دارند. مطالعه حاضر با هدف ردیابی پروویروس MMTV در نمونههای بافت سینه در افراد دارای سرطان سینه با استفاده از روش PCR-nested (بررسی وجود ژن env ویروس) انجام شد. روش PCR-nested روشی سریع و حساس میباشد که برای طیف گستردهای از ارگانیسمهای مختلف با ویژگی بسیار بالا طراحی میشود (13).
جمعآوری نمونه: در مطالعه مقطعی حاضر، درمجموع 85 نمونه بافت سرطانی سینه و 85 نمونه از بافت حاشیه اطمینان (نمونههای سالم) طی سالهای 1400-1401 از زنان مراجعهکننده به بخش ویژه سرطان بیمارستانهای عمومی استان قم جمعآوری شد. نمونههای بافت سینه فیکسشده در فرمالین بودند و از زنان 33-71 سال تحت جراحی برای ماستکتومی به دست آمدند. از بافت مجاور بافت سرطانی بهعنوان کنترل، نمونه گرفته شد.
آمادهسازی نمونههای بافت: جهت آمادهسازی نمونههای بافت فرمالینه قبل از استخراج ژنوم، طبق پروتکل کیت فاورپرپ (FavorPrepTM، ساخت تایلند)، 25 میلیگرم نمونه در تیوبهای 2 میلیلیتر قرار داده شد و به منظور حدف فرمالین از نمونهها 1 میلیلیتر بافر PBS به هر تیوپ اضافه گشت. سپس نمونهها توسط pestle یک بار مصرف و استریل تحت نیتروژن مایع خرد شد.
واکنش PCR: پرایمرهای مورداستفاده جهت شناسایی ویروس MMTV براساس ژن env با استفاده از نرمافزارCLC Sequence Viewer 6 طراحی شدند و بررسی آنها به لحاظ ترمودینامیکی به کمک نرمافزار Gene runner انجام گردید (جدول 1).
بهمنظور اطمینان از صحت توالیهای انتخابشده و عدم اتصال پرایمرها به توالیهای غیراختصاصی ژنوم،BLAST انجام شد. سپس این توالیها توسط شرکت پیشگام (ایران) سنتز شدند.
تمام مراحل واکنش PCR در زیر هود بیولوژیک کلاس II انجام شد. کیت فاورپرپ (FavorPrepTM، ساخت تایلند) بهمنظور استخراج ژنوم مورد استفاده قرار گرفت. جهت تأیید استخراج DNA از نمونههای انسانی از تکثیر ژن GAPDH انسانی بهعنوان کنترل داخلی استفاده شد. برای اطمینان از آلوده نبودن مخلوط واکنش تکثیری، از سرم خون انسان فاقد ویروس MMTV بهعنوان کنترل منفی استفاده گردید. نمونه کنترل مثبت توالی سنتزشده قطعه 400 جفت بازی در باکس ژنی ژنenv ویروس تهیه شد. واکنش nested-PCR برای ژن env همراه با کنترل منفی با برنامه حرارتی در دور اول واکنش، شامل دناتوراسیون اولیه در دمای 94 درجه سانتیگراد (5 دقیقه، یک سیکل)، دناتوراسیون ثانویه در دمای 94 درجه سانتیگراد (1 دقیقه، 40 سیکل)، اتصال پرایمرها در دمای 53 درجه سانتیگراد (30 ثانیه، 40 سیکل)، تکثیر در دمای 72 درجه سانتیگراد (30 ثانیه، 40 سیکل) و تکثیر نهایی در دمای 72 درجه سانتیگراد (5 دقیقه، 1 سیکل) انجام شد. دور دوم واکنش شامل دناتوراسیون اولیه در دمای 94 درجه سانتیگراد (5 دقیقه، 1 سیکل)، دناتوراسیون ثانویه در دمای 94 درجه سانتیگراد (1 دقیقه، 40 سیکل)، اتصال پرایمرها در دمای 55 درجه سانتیگراد (30 ثانیه، 40 سیکل)، تکثیر در دمای 72 درجه سانتیگراد (45 ثانیه، 40 سیکل) و تکثیر نهایی در دمای 72 درجه سانتیگراد (5 دقیقه، 1 سیکل) صورت گرفت. واکنش PCR برای ژن GAPDH نیز شامل دناتوراسیون اولیه در دمای 94 درجه سانتیگراد (5 دقیقه، 1 سیکل)، دناتوراسیون ثانویه در دمای 94 درجه سانتیگراد (30 ثانیه، 30 سیکل)، اتصال پرایمرها در دمای 58 درجه سانتیگراد (30 ثانیه، 30 سیکل)، تکثیر در دمای 72 درجه سانتیگراد (40 ثانیه، 30 سیکل) و تکثیر نهایی در دمای 72 درجه سانتیگراد (5 دقیقه، 1 سیکل) انجام شد. درنهایت، محصول PCR روی ژل آگارز 1 درصد الکتروفورز و پس از رنگآمیزی با Safe Stain (شرکت سیناکلون، ایران)، در دستگاه ژل داک بررسی گردید.
آنالیز سکانس: تعدادی از نمونههای مثبت MMTV بهدستآمده بهطور تصادفی انتخاب شدند و به شرکت پیشگام (ایران) بهمنظور تعیین توالی فرستاده شدند و سپس با کمک نرمافزار MEGA-X version 10 درختچه فیلوژنی رسم شد.
آنالیز آماری: اطلاعات بهدستآمده توسط نرمافزارهایSPSS نسخه 22 و آزمون t آنالیز شد. اختلاف کمتر از 05/0P< معنیدار قلمداد گردید.
مشخصات نمونههای جمعآوریشده: درمجموع 85 نمونه بافت سرطان سینه و 85 نمونه از بافت حاشیه اطمینان (نمونههای سالم) از زنان تحت جراحی جمعآوری شد. توزیع تومورها ازلحاظ پاتولوژی بدین صورت بود: 78 نمونه کارسینوما تهاجمی داکتال، 6 نمونه کارسینوما لوبولار و 1 نمونه آدنوکارسینوما.
نتایج Nested-PCR و PCR: فراوانی ویروس MMTV براساس ژن envدر بین 85 نمونه بافت سرطان سینه و کنترل بهترتیب 18 نمونه (1/21 درصد) و 2 نمونه (35/2 درصد) (05/0P<) بود (جدول 2). اکثر نمونههای بافت بدخیم آلوده به ویروس MMTV دارای درجه هیستولوژی II/III بودند. نتایج تکثیر ژن env ویروس MMTV در تصویر 1 نشان داده شده است.
درخت فیلوژنی مربوط به آن با کمک نرمافزار MEGA-X version 10 ترسیم شد. توالیهای توافقی ژن env برخی از نمونههای جداشده از استان قم در GenBank با شماره دسترسی PP097735- PP097745 ثبت شد. جهت بررسی توالی MMTVهای بهدستآمده دو توالی ویروس تومورزایی اندوژن MMTV-8 و MMTV-1 با شماره دسترسی M22028 و AF22550، دو توالی ویروس اگزوژن، شامل C3H و Hej با شماره دسترسی AF228552 و AF228551، سه توالی ویروس تومور سینه انسانی (HMTV) با شماره دسترسیهای AF346816، DQ910869 و AY152722 در برنامه MEGA X.10 با استفاده از Clustal W ردیفخوانی و پیرایش گردید. توالیهای همولوگ از خانواده رتروویروسهای درونزای انسانی مرتبط با HERV-K بهعنوان کنترل خارج گروه با شماره دسترسیهای AF01262 و AF164612 استفاده شد. نتایج درختچه فیلوژنیک براساس توالی ژن env نشان داد تمام جدایهها در clade ویروس تومور سینه انسانی (HMTV) قرار دارند (تصویر 2).
سرطان سینه یکی از شایعترین انواع سرطان است که هر ساله باعث مرگومیر فراوانی در بین زنان و مردان میشود و علیرغم پیشرفتهای بسیاری که درمورد تشخیص زودهنگام و درمان مناسب این بیماری صورت گرفته است، کماکان مهمترین سرطان کُشنده در بین زنان محسوب میشود (14). براساس مطالعات انجامشده در سالهای اخیر، سرطان سینه فراوانترین نوع سرطان در میان زنان ایران (سومین سرطان شایع) به شمار میآید (15). برخلاف کشورهای غربی به نظر میرسد سن شایع آن بین 35-44 سالگی باشد. این بدخیمی، 33 درصد سرطانهای زنان را تشکیل داده و مسئول 19 درصد از مرگهای وابسته به سرطان است (16). بسیاری از مطالعات، رابطهای احتمالی بین وجود عفونت ویروسی و پاتوژنز سرطان سینه را نشان دادهاند که ازجمله این ویروسها، میتوان به ویروس MMTV اشاره کرد. مطالعات متعددی از قسمتهای مختلف دنیا حاکی از وجود ژنوم این ویروسها در بافت سرطانی سینه است. بدین ترتیب در مطالعه حاضر به بررسی ارتباط بین پروویروس MMTV در نمونههای بافت سینه در افراد دارای سرطان با استفاده از روش nested-PCR (بررسی وجود ژن env) پرداخته شد. تکنیک nested-PCR دارای حساسیت و ویژگی بالاتری نسبت به تستهای سرولوژی است، زیرا این توانایی را دارد که تعداد بار ویروسی کم را شناسایی کند. درواقع، این روش حضور ویروس MMTV را در سلولهای اپیتلیال بافت سینه انسان تأیید کرد (17).
برخی از مطالعات نشان دادهاند یک ویروس مشابه MMTV، یعنی ویروس شبه MMTV، که بهعنوان ویروس تومور سینه انسانی (HMTV) نیز شناخته میشود، ممکن است یک عامل خطر برای BC انسان باشد (18). چندین مطالعه وجود توالی ژن env شبه MMTV را با شیوع در محدوده صفر تا 74 درصد موارد BC در چندین کشور نشان دادهاند. در ژاپن، اتریش و بریتانیا شیوعی دیده نشد (19، 20). فراوانی MMTV DNAبراساس ژن env در زنان مبتلا بهBC ، 18 از 85 نمونه (8/18 درصد) بود. سایر مطالعات ازجمله در ایالات متحده آمریکا، پاکستان، ایران، آرژانتین، ایتالیا، تونس، مراکش، عربستان سعودی، کره، عراق، چین و استرالیا شیوع MMTV را بهترتیب 30-5/38 درصد (21-24)، 20 درصد (25)، 2/32 درصد (26)، 31 درصد (27)، 33 درصد (28)، 14 درصد (29)، 57 درصد (30)، 9/5 درصد (31)، 4/9 درصد (32)، 18/18 درصد (33)، 65/17 درصد (34) و 36-78 درصد (35-37) گزارش نمودند. همه این نتایج شواهدی است مبنی بر اینکه تشخیص ژن env متغیر است و درواقع در اکثر کشورهای جهان گسترده است.
ژن MMTV env در 2 نمونه از 85 نمونه (85/2 درصد) از بافتهای کنترل سینه یافت شد. این فراوانی بالا برخلاف مطالعه Wang و همکاران در سال 1995، Pogo و همکاران در سال 2010 و Melana و همکاران در ایالات متحده در سال 2001، 1-8/1 درصد بود (21، 22، 24). درصورتیکه Ahangar و همکاران در سال 2014 (ایران، تبریز) (15)، Seo و همکاران در سال 2019 (کره) (32)، Al-Dossary و همکاران در سال 2018 (عربستان سعودی) (31)، Lawson و همکاران در سال 2018 (استرالیا) (38)، Hachana و همکاران در سال 2008 (تونس) (29)، Etkind و همکاران در سال 2000 (ایالات متحده آمریکا) (23) و Zammarchi و همکاران در سال 2006 (ایتالیا) (28) توالی MMTV را در بافت سالم سینه انسان تشخیص ندادند. از سوی دیگر، Shariatpanahi و همکاران در ایران در سال 2017 (5 درصد) (26)، Melana و همکاران در آرژانتین در سال 2002 (10 درصد) (27)، Glenn و همکاران در استرالیا در سال 2012 (33 درصد) (37)، Wang و همکاران در چین در سال 2021 (4 درصد) (34) و Slaoui و همکاران در مراکش در سال 2014 (33 درصد) (30) درصد بالایی را در مقایسه با نتایج مطالعه حاضر گزارش کردند. تفاوتهای زیادی در نتایج وجود دارد که به تعداد نمونهها، روش شناسایی، موقعیت جغرافیایی مطالعه و سایر مشکلات ذاتی مانند کمبود ژنوم ویروس در نمونهها، کیفیت DNA مورد استفاده و غیره نسبت داده میشود. بنابراین این دادهها بحثبرانگیز باقی ماندهاند.
ارتباط یک عامل MMTV با سرطان سینه انسان بحثبرانگیز است. وجود توالیهای MMTV یا HMTV بررسی شده است، اما این توالیها همیشه در بافت نرمال سینه یافت نمیشوند، بهعنوان مثال، توالی MMTV در 40 درصد از سرطانهای سینه در زنان آمریکایی و استرالیایی یافت شده است، درحالیکه توالیهای ویروسی تنها در 1 درصد از بافتهای سینه غیرمبتلا از همان بیماران شناسایی شده است (29، 39). در مطالعه حاضر، نتایج درختچه فیلوژنیک براساس توالی ژن env نشان داد تمام جدایهها در clade ویروس تومور سینه انسانی (HMTV) قرار دارند. Pogo و همکاران در سال 2010 گزارش کردند که سرطان سینه تهاجمی در زنان آمریکایی شیوع بیشتری از توالیهای ویروسی (71 درصد) نسبت به سرطانهای متاستاتیک سینه نشان میدهد. بروز مشابهی در سرطان سینه تهاجمی از تونس و در سرطان سینه متاستاتیک مشاهده شد. ازآنجاکه این شرایط نشاندهنده بدخیمیهای بسیار تهاجمی است، نتیجهگیری شده است که MMTV گاهی اوقات با یک فنوتیپ بدخیم خاص همراه است (39).
ویروس MMTV میلیونها سال است که بهعنوان یک ویروس عفونی در موشها مطرح شده است که از ظرفیتهای ژنهای میزبان و فاکتورهای تنظیمکننده ایمنی از بیولوژی میزبان خود در جهت گسترش و بیماریزایی خود استفاده میکند. اگرچه ویروس MMTV باعث ایجاد تومورهای سینه میشود، اما این امر تا اواخر زندگی اتفاق نمیافتد و بنابراین ویروس همچنان باقی میماند و مادران آلوده میتوانند ویروس را به فرزندان منتقل کنند. بنابراین این ویروس میتواند یکی از عوامل خطر مهم سرطان سینه باشد و اجرای اقدامات پیشگیرانه ازجمله تشخیص و کنترل بهموقع عفونت MMTV میتواند در برنامههای پیشگیری از BC در ایران و جهان مؤثر باشد.
نتیجهگیری نهایی: نتایج مطالعه حاضر با استفاده از تکنیک nested-PCR یک رابطه 8/18 درصدی بین سرطان سینه انسان و ویروس MMTV در زنان ایرانی را بیان میکند. این ویروس یکی از فاکتورهای خطر برای سرطان سینه محسوب میشود که از موش به انسان منتقل میگردد. بنابراین استفاده از این روش در کنار درمان سرطان توصیه میشود. درواقع، در صورت وجود آلودگی به ویروس از داروهای ضدویروسی همزمان با درمان سرطان استفاده شود تا از عود مجدد سرطان جلوگیری شود.
نویسندگان از افرادی که در جمعآوری نمونه و آسیبشناسی حمایت نمودند، کمال تشکر دارند.
هیچ گونه تعارض منافعی در ارتباط با این مطالعه وجود ندارد.