분자유전학실험실 (단국대학교 분자생물학과)



 이성욱 ( 2012-09-10 12:41:58 , Hit : 3644
 자궁경부 암 발생에서 HPV E7의 역할


http://mirian.kisti.re.kr/global/global_v.jsp?cn=GTB2012090143&service_code=03&left_num=2&goobun=C


KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2012-09-10
  
HPV-16과 같은 높은 위험성의 인간 papillomaviruses(HPV)는 거의 대부분의 자궁경부암을 포함하는 성기와 구강암의 원인이 되는 바이러스이다. 유도 방식으로 HPV-16 E7을 발현하는 유전자 변형 생쥐에서 발생되는 자궁 경부암은 그들의 유지를 위해 E7을 지속적으로 발현한다. 그러나 생체 내에서 HPV와 연관된 암에서 E6과 E7은 변함없이 함께 발현된다.
이번 논문에서 미국 University of Wisconsin School of Medicine and Public Health의 Paul F. Lambert 교수 연구팀은 E6이 연속적으로 발현되는 조건에서 자궁경부암이 E7의 지속적인 발현에 의존하는지를 조사하여 그 결과를 발표했다. 연구팀은 HPV-16 E6이 연속적으로 발현되는 배경에 유도 발현되는 HPV-16 E7 유전자를 이용했다. 높은 단계의 자궁경부 이형성(dysplastic) 병소와 자궁경부암을 갖고 있는 유전자 변형 생쥐에서 E7의 발현 억제는 모든 암과 높은 단계의 이형성 병소의 대부분을 감소시켰다. 추가적으로 자궁경부암은 E7을 억제했다 다시 발현시키는 유전자 변형 생쥐에서 가끔 관찰되었다. 이번 발견은 연속적으로 발현되는 E6의 존재뿐 아니라 E7의 지속적인 발현이 자궁경부암과 대부분의 암 이전 단계 병소를 유지하는데 요구되고 있음을 암시하고 있다. 이번 결과는 HPV에 연관된 암을 치료하기 위해 E7의 발현이나 기능을 차단하는 약물의 임상적 잠재성을 제시하고 있다.

HPV는 작고 2중 나선 DNA 바이러스로 중층 편평 상피(stratified squamous epithelium)를 감염시키고 양성 증식성 병소를 발생시킨다. HPV-16과 HPV-18을 포함하는 위험성이 높은 HPVs는 거의 대부분의 자궁경부암, 다른 항문암의 대부분과 두부 경부 편평암의 발생 원인이 되고 있다. HPV-16은 E5, E6과 E7 암유전자들(oncogenes)을 발현하고 이 중 E7은 점막 조직에서 가장 강력한 암 발생적인 특성을 갖고 있다. E7 암단백질은 세포 내의 10여 가지 단백질과 부착되지만 종양 억제 단백질인 pRb를 인지하여 분해하는 능력은 가장 잘 알려진 기능이다. 유사하게 HPV-16 E6 암단백질은 세포 내부의 숙주 단백질과 상호작용하지만 p53 종양 억제 단백질을 인지하여 분해하는 기능이 잘 알려져 있다.

세포 배양을 통한 많은 연구들에 따르면, papillomaviral 암유전자들의 지속적인 발현은 HPV가 양성인 자궁경부암으로부터 유래된 세포주의 변형된 표현형을 유지하는데 요구된다. 생체 내에서 암유전자의 지속적인 발현은 다른 형태의 암에서 암 병소를 유지하는데 필요하다고 보고되었다. 자궁경부암에서 E7이 동일한 역할을 하는지를 조사하기 위해 연구팀은 HPV-16 E7을 유도방식으로 발현하는 Bi-L E7 유전자 변형 생쥐를 이전에 개발했다. Bi-L E7 유전자 변형 생쥐는 HPV-16 E7과 luciferase를 발현하는 구조를 갖고 이 유전자들의 발현은 tetracycline 반응 요소들의 조절 하에 있는 양방향성의 최소 cytomegaloviral 프로모터에 의해 유도된다. 이러한 유전자들의 발현을 유도하기 위해 연구팀은 Bi-L E7 생쥐를 keratin 5(K5) 프로모터 조절 하에 tetracycline transactivator (tTA) 단백질을 발현하는 생쥐(K5-tTA)와 교배시켰다. Bi-L E7/K5-tTA 이중 유전자 변형 생쥐에서 연구팀은 E7과 luciferase가 상피 세포에서 발현되고 그들의 발현이 doxycycline을 주사함으로써 침묵시킬 수 있음을 보여주었다. Bi-L E7/K5-tTA 이중 유전자 변형 생쥐는 자궁경부암을 발생시켰고 6개월간 에스트로겐으로 치료할 때 광범위한 자궁경부 이형성 (dysplasia)이 발견되었다. 그리고 암과 높은 단계의 이형성은 모두 doxycycline을 주사한지 1개월 만에 완전히 감소되었다. 이러한 결과들은 E7이 항암 치료의 상대적인 목표물이고 HPV와 연관된 높은 단계의 자궁경부 이형성을 치료하는데 목표물이 될 수 있음을 암시하고 있다.

2개의 암 유전자나 1개의 암유전자 발현과 1개의 종양 억제 유전자의 불활성화에 의해 유도된 암은 1개의 암유전자의 지속적인 발현으로부터 독립성을 보인다. 예를 들어 c-Myc의 유도성 유전자의 발현을 침묵시키면 유전자 변형 생쥐에서 종양의 대부분은 감소되지만 Ras의 새로운 돌연변이의 존재는 종양 아형들의 감소를 막는다. 마찬가지로 정상적인 유전자 배경이나 p53의 반접합체 (hemizygous) 배경에 유도성 Wnt-1을 발현하는 생쥐를 이용한 실험은 Wnt-1의 발현이 일단 침묵되면 감소되지 않은 종양은 p53+/- 배경에서 p53 로커스의 LOH 와 연관되어 있다. 이러한 결과들은 목표화된 치료법으로부터 회피하는 인간 암유전자의 새로운 돌연변이의 일반적인 발생이 임상적 적용 시 고려할 중요한 사항임을 보여주고 있다.

Papillomaviral E6과 E7 암 유전자 단백질은 인간 자궁경부암에서 일정하게 동시에 발현되기 때문에 이 논문에서 연구팀은 이 단백질의 동시 발현이 자궁경부 암과 높은 단계의 자궁경부 이형성에 요구되는지를 조사했다. 연구팀은 HPV-16 E6을 중층 편평 상피 세포에서 Bi-L E7 유전자를 지속적으로 발현하는 K14E6 배경에 위치시켰다. 상피 세포에서 E7의 과다 발현으로 인한 Bi-L E7/K5-tTA 이중 유전자 변형 생쥐에서 발생되는 사망률로 인해 연구팀은 Bi-L E7 유전자로부터 luciferase와 E7의 발현을 유도하기 위해 tTA 단백질의 발현이 K5 프로모터 대신에 K14에 의해 조절되는 K14-tTA 생쥐를 이용했다. K14E6과 K14E7 생쥐는 분명한 상피 표현형을 나타내기 때문에 연구팀은 tTA의 발현을 유도하는 K14 프로모터를 사용하는 것이 K5-tTA 생쥐에 비해 K14-tTA 생쥐로 교배된 생쥐의 상피에서 E7의 발현을 감소시킬 것으로 생각했다.
연구팀은 K14-tTA 생쥐와 Bi-L E7/K14E6 생쥐를 교배시켜 Bi-L E7/K14E6/K14-tTA 생쥐를 생산하여 E6 발현에 영향을 주지 않고 E7의 발현을 doxycycline으로 억제할 수 있었다. 이 생쥐를 에스트로겐(estrogen)으로 처리했을 때 높은 단계의 이형성 자궁경부 병소와 자궁경부암이 발달했다. E6의 존재에도 불구하고 모든 자궁경부암과 거의 모든 높은 단계의 이형성 병소들이 E7의 발현이 억제되면 감소되었다. E7의 발현을 억제한 후 다시 재발현하면 자궁경부암이 발생했지만 이러한 암들이 암의 재발을 의미하는지, 혹은 절대 감소되지 않은 암인지는 명확하지 않다. 이번 결과들은 E7의 발현이나 기능을 목표로 하는 것이 HPV와 연관된 암 질환을 치료하는 방법임을 제시하고 있다. 또한 이러한 결과들은 암들의 초기 감소 후에 암 재발의 위험성을 고려해 장기간의 항-E7 치료가 필요함을 암시하고 있다.

(그림 설명) 에스트로겐으로 치료된 Bi-L E7/K14E6/K14-tTA 생쥐에서 E7에 특정한 바이오마커의 발현. MCM7 (왼쪽)이나 p16 (오른쪽)에 대한 항체로 염색한 유전자 변형 생쥐의 조직을 보여주고 있음. 상단, doxycycline으로 처리되지 않고 에스트로겐으로 10개월간 처리한 생쥐의 자궁경부암. 중간, 에스트로겐으로 10개월간 처리된 생쥐를 마지막 달 doxycycline으로 처리한 생쥐의 자궁경부 상피. 하단, 에스트로겐으로 10개월간 처리한 과정에서 doxycycline으로 처리하고 doxycycline을 공급을 단절하고 다시 2개월간 에스트로겐으로 유지한 생쥐의 자궁경부암을 보여준 결과.


HPV.jpg
출처 : Cancer Research 2012; 72(16); 4008–16








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