HPV(인유두종 바이러스)에 의한 부인암의 새로운 발암기전 규명

여성암 전이와 관련된 유전체 변화의 기능적 평가의 연구성과

⁚ 한국인 여성암의 고유특성과 기능 파악에 큰 전진 ⁚ 자궁경부암의 효과적인 진단법·치료제 개발의 토대 마련

⼀ 과학기술부와 한국과학재단이 지정한 우수 연구센터의 하나인 연세대학교 암전이연구센터(소장, 노재경 교수)의 연구 결과, 동센터 참여 연구원인 박종섭 교수(가톨릭대 의과대학)가 우리나라 여성에게 자주 발생하는 자궁경부암에서 암 발생, 진행, 전이와 관련되는 유전자들을 탐색하고, 난소암과 자궁경부암에서 새로운 약제에 의한 항암, 항전이 기전을 규명하였다. 

 -또한, 박교수는 자궁경부암에서 신규 탐색되는 자궁경부암 관련 유전자들과 HPV E6, E7 발암 유전자들의 연관성과 작용기전을 규명함으로써, 앞으로 새로운 발암 및 전이와 연관된 표적인자를 이용하여 유용한 진단물질과 치료제를 개발할 수 있을  것으로 기대된다.
 

1. 연구배경
 
⁚ 자궁경부암은 남녀를 포함한 우리나라 암 발생의 제6위를 차지하며, 한국 여성암에서는 위암, 유방암에 이어 제3위를 차지하는 호발암으로서 매우 중요한 여성질환임.

 -   자궁경부암의 전 단계인 상피이형증과 상피내암 환자는 자궁경부암 환자보다 최소 100-1000배 이상 많으므로 HPV감염과 연관하여 일년에 수십 만명이 진단을 받고, 수술, 방사선 치료 및 항암 화학치료를 하는데 드는 비용은 적어도 수 천억에 달함.

 -   또한 가정의 중심이 되는 수많은 중년 여성들의 투병과 사망으로 가정이 파괴되는 등 자궁경부암에 의한 국가적인 손실은 심각함.

⁚ 자궁경부암의 발생은 HPV감염에 의하여 전구암 상태인 상피이형증(dysplasia)와 상피내암 (carcinoma in situ)까지는 발생할 수 있음.

 -   그러나, 침윤과 전이과정을 거쳐서 자궁경부암으로 진행되기 위해서는 숙주세포 내의 새로운 유전자들에 의한 조절작용 규명과 암의 발생과 진행에 연관된 새로운 세포 내 유전자들의 탐색과 작용기전에 대한 연구가 필요함.

⁚ HPV 감염과 연관되어 자궁경부암의 발암 기전과 항암, 항바이러스 기전에 관여하는 새로운 유전자들을 탐색하고 그들의 기능을 밝혀내는 것은, 생명과학을 최전선에서 연구하면서 부인암 환자를 치료하는 임상의사로서 수행할 수 있는, 경쟁력이 있고 가치가 있는 연구과제임.

 -   부인암의 진행과 전이를 억제할 수 있는 다양한 항암제, 화학요법 치료제들의 작용기전을 과학적, 기능적으로 검증할 수 있는 실험적인 부인암 질환모델 체계에서 규명하고, 발암과 진행 및 전이를 억제할 수 있는 새로운 물질을 밝혀서 효과적인 치료를 수행할 수 있는 임상적 protocol을 새롭게 개발하고자 하였음. 
 
 
2. 연구내용
 
⁚ 국내에서 발생하는 여성 암에서 발생 빈도가 높은 자궁경부암의 기전 연구에서 'HPV E7에 의하여 IRF-1의 기능을 억제하는 면역 회피 기전 (HPV E7-induced, IRF-1-mediated immune escape mechanism)'이 자궁경부암의 발생과정에서 일어난다는 사실을 분자생물학적으로 세계 최초로 규명하여 2000년에 J Biol Chem과 2002년 Cancer Letters에 게재하였으며 (그림 1), 이와 같은 가설을 자궁경부암의 세포 및 동물 질환 모델에서 추후 검증하였음.

Fig. 1. Immune evasion by HPV E7 in cervical cancer 
  
 
⁚ p53 단백질과 유사한 구조를 갖고 있는 p73은 HPV-E6 단백질이 표적하는 새로운 세포내 단백질이며, E6가 단백질 분해작용과 DNA 결합에 영향없이 p73의 아미노 말단 전사활성 부위와 결합하여 전사활성을 방해함을 입증하였음.

-   이 결과는 HPV-16 E6 단백질과 p53의 불활성화 기전에 부가하여 p73은 양성 콘디로마를 형성하는 HPV-11 E6 단백질과도 반응하므로 성장억제인자의 역할을 수행함.

⁚ 난소암 세포에서 IFN-Ճ 에 의해 IRF-1과 ICE의 발현을 통한 apoptotic pathway로 세포의 성장이 억제된다는 기전을 밝혔으며, 난소암 치료에서 부가적으로 사용되는 IFN-Ճ의 임상적 적용 가능성을 제시하였음.

⁚ 난소암 세포에서 retinoid 유도체에 의한 성장억제는 apoptosis 기전을 통하여 되며, 유도체들에서 4-HPR이 RAR에 대한 전사 활성 반응이 적으면서도 AP-1에 대한 억제 효과가 크며, 암 세포의 전이 기능도 억제함을 규명하였음.

⁚ As2O3를 처리한 후 자궁경부암 세포증식이 억제되었고, 아포프토시스가 관찰되었다. RT-PCR과 Western blot 상 HPV E6/E7 유전자 표현이 억제되었으며, HPV URR CAT 활성도가 저하되어 나타났음.

-   또한, As2O3는 HPV URR의 AP-1에 해당하는 부위에서 전사 활성을 억제하며. 암 전이 기능도 억제함을 관찰할 수 있었음. 
 
-   As2O3는 자궁경부암 세포에 대한 성장 억제 효과와 인유두종 바이러스의 E6/E7 발암유전자 표현을 억제하며, 전이 기능에 기여하는 AP-1을 제어하여 전이 작용도 억제하므로 향후 자궁경부암 치료에 새로운 접근방법을 제시하였음.

⁚ HPV감염에서 유발된 자궁경부암에 대한 연구를 일관되게 하면서 분자 - 세포 - 동물- 환자를 연결할 수 있는 총체적인 실험적인 질환 모델을 완성하기 위한 노력을 집중하여 분자생물학적 연구를 수행할 수 있는 체계

-   cervical cancer cell line, HPV gene transfected stable cell line, HPV gene inducible cell line system- HPV gene transgenic mice (그림 2)- HPV infection, dysplasia, cervical cancer 환자를 확보하고 있음.  
   
 

Fig. 2. In vivo model for HPV-related cervical cancer

Histology of tumor and HPV-18 E6/E7 transgene in transgenic mice (skin & cervix)
 
 

3. 연구성과 및 향후계획

⁚ 새로운 세포내 표적인자를 이용하여 기능적인 측면에서 보다 효과적인 여성암의 진단물질과 치료제를 개발하기 위한 기초자료를 제공할 수 있었으며,

-   한국 여성에서 호발하는 자궁경부암과 난소암에서 발암, 전이, 항암 기전을 정확히 이해하고, 효과적인 임상적 관리를 위한 기초자료를 제공함으로써 의과학의 발전에 기여할 수 있음

-   또한 한국인 고유의 여성암의 특성과 기능을 파악함으로써, 향후 새로운 발암 및 전이와 연관된 표적인자를 이용하여 유용한 진단물질과 치료제를 개발할 수 있을 것으로 기대됨.

⁚ 자궁경부암과 연관하여 발암과 전이 과정에서 HPV 감염과 연관된 유전자의 기능을 연구하기 위하여 자궁경부암의 총체적 실험 질환모델에서 자궁경부암 관련 유전자들의 기능적인 작용을 밝히는 과정은 생명과학적인 연구를 통하여 임상적으로 적용할 수 있는 translational research의 전형적인 모습임.

-   이 연구 결과로서 자궁경부암 연관 유전체들을 이용한 암의 조기 진단과 종양표지 및 전이 예측 후보 유전자 물질을 발굴하여 질환 모델에서 후보 유전자들을 실험 동물과 환자 조직에서 검증하며, 임상적 적용을 위한 전임상 연구를 수행하여 새로운 진단법, 치료법, 신약개발연구에 활용할 수 있는 연구개발의 기반을 확보할 수 있을 것임.

⁚ 향후 한국 여성 자궁경부암, 난소암 환자에게 고유한 진단법과 치료법 제시하기 위한 임상연구를 수행하며, 개인별 자궁경부암에 대한 유전자 정보 분석과 예방 가능성과 치료효과 예측도에 근거한 맞춤 모델을 제시할 것임. 

▶ 용어 설명 

⼠ HPV; human papillomavirus (인유두종 바이러스), 자궁경부암과 사마귀를 유발하는 바이러스

⼠ E6; HPV에서 만들어지는 암 발생 단백질로서 종양억제인자 p53의 작용을 억제한다.

⼠ E7; HPV에서 만들어지는 암 발생 단백질로서 종양억제인자 pRb의 작용을 억제한다.

⼠ 상피이형증(dysplasia); 자궁경부 상피층 세포가 정상 세포에서 암 세포로 진행되는 과정에 있는 이형 (異型) 세포

⼠ 상피내암 (carcinoma in situ): 자궁경부 상피 전층이 암 세포와 유사한 세포로 치환된 상태로서 0 기암으로 불리우며, 암으로 진행되기 전 단계의 과정

⼠ p53 단백질: 종양의 성장을 억제하는 유전자 단백질로서 세포 주기 조절, 손상된 DNA를 교정하고, 비정상적인 세포를 고사 (apoptosis)시키는 작용을 하며, 자궁경부암의 발생 기전과 연관하여서는 HPV E6 단백질과 결합, 반응하면서 종양억제 능력을 상실한다.

⼠ p73 단백질: 종양억제유전자인 p53과 구조가 매우 유사한 단백질로서 본 연구자에 의하여 HPV E6와 반응 기전을 처음으로 규명하였으며, 암억제인자는 아니며, 성장조절인자로서 역할을 수행할 것으로 제시하였다.

⼠ 콘디로마: 남성과 여성의 생식기에 cauliflower와 같은 사마귀 형태의 종양이 발생하는 전염성 성병으로 HPV 감염에 의하여 발생한다.

⼠ 아포프토시스: programmed cell death로서 세포 자연사 또는 고사 등으로 불리고 있다. 생명체가 자신을 보호하기 위하여 변이가 오거나, 고장난 세포를 계획적으로 죽도록 하는 과정이다.

⼀ 문의 : 가톨릭대학교 의과대학 박종섭 교수(jspark@catholic.ac.kr)

(http://www.most.go.kr)