Ihmisen papilloomavirukset ja niiden aiheuttamat suuinfektiot

Ihmisen papilloomaviruksen perimä

HPV on pienikokoinen virus, jonka perimänä on kaksisäikeinen rengasmainen DNA, kooltaan noin 8 000 emäsparia. HPV:n perimä voidaan jakaa ns. aikaisiin (early, E) ja myöhäisiin (late, L) lukukehyksiin (open reading frames, ORF) sen mukaan, miten ne ovat osallisena virusta tuottavissa infektioissa «»1. Proteiineja koodaavat lukukehykset sijaitsevat toisessa DNA-säikeessä (2, 11). Ns. aikaiset geenit (E1-E7) ilmaantuvat pian infektion tapahduttua ja ennen DNA:n replikaation alkua (12, 13). Näiden geenialueiden tuottamat proteiinit säätelevät viruksen DNA:n monistumista ja geenien luentaa. Kasvaimia aiheuttavien virusten aikaisen geenialueen tuotteet, lähinnä E6 ja E7, ovat osallisena myös isäntäsolun muuttumisessa kuolemattomaksi ja syöpäsoluksi (1, 2, 14). Myöhäiset geenit (L1 ja L2) tuottavat viruksen rakenneproteiineja ja aktivoituvat virussyklin viimeisissä vaiheissa (15). Lukualue ei sellaisenaan vastaa suoraan tiettyä proteiinia. Yksi proteiini voi määräytyä useammasta lukualueesta ja päinvastoin. HPV:n lukukehykset ja niiden tuottamien proteiinien sijainti ja toiminta solussa on kuvattu taulukossa «HPV:n lukukehykset ja niiden tuottamien proteiinien sijainti ja toiminta solussa. »1.

Lukukehysten lisäksi HPV-genomissa on ns. pitkä säätelyalue tai proteiinia tuottamaton alue (LCR, long control region) «»2. Tähän alueeseen kiinnittyvät useat isäntäsolun proteiinit, joita virus hyödyntää viruksen perimän monistamisessa (replikaatiossa) ja solun muuttuessa pahanlaatuiseksi (transformaatiossa) (2, 12, 16). Myös viruksen omat proteiinit, kuten E2, sitoutuu LCR-alueelle säädellen näin mm. syöpägeenien E6 ja E7 ilmentymistä. LCR:n koko on noin 1 000 emäsparia. Viruksen perimä voi integroitua isäntäsoluun, jolloin HPV:n kaksisäikeinen rengas avautuu, yleisemmin E2-lukukehyksen alueella, ja virus menee osaksi isäntäsolun perimää satunnaisesti ( «»1, alaosa). Integraation seurauksena E2-proteiinin syöpägeenien E6 ja E7 ilmentymistä säätelevä vaikutus estyy mahdollistaen syöpägeenien yli-ilmentymän (16, 17).

Papilloomavirusten luokittelu

Papilloomavirukset ovat vanhoja viruksia, joissa viruksen perimän vaihtelu viime vuosisatojen/vuosimiljoonien kuluessa on ollut vähäistä. Virukset ovat lajispesifisiä ja täten ihmisen papilloomavirukset voivat infektoida vain ihmistä ja eläinten papilloomavirukset, kuten kissojen, nautojen, koirien ja porojen virukset, vain omaa kohdelajiaan.

Alun pitäen sekä papilloomavirukset että polyoomavirukset luokiteltiin samaan polyoomavirusten ryhmään, koska molemmat virukset näyttivät elektronimikroskooppisesti samankaltaisilta: ne olivat kaksisäikeisiä, ikosahedraalisia (20-tahoisia) ja vaipattomia DNA-viruksia. 1980-luvulla voitiin kuitenkin osoittaa, että näiden kahden viruksen yhtäläisyys oli todellisuudessa vähäinen niin virusten perimän kuin geenien toimintojen suhteen.

Ihmisen papilloomaviruksia (HPV) tunnetaan tällä hetkellä 106, mutta virusten kokonaismäärän on arvioitu nousevan jopa yli 200:aan (18). HPV:t voidaan ryhmitellä kohdekudoksensa perusteella joko limakalvo- (esim. HPV 6, 11, 42) tai ihotyyppeihin (HPV 2, 4, 7) tai niiden aiheuttaman syöpäriskin mukaan pienen riskin (HPV 6, 11, 42) tai suuren riskin HPV-tyyppeihin (HPV 16, 18, 31, 33, 35). Virukset ovat saaneet numeronsa niiden toteamisjärjestyksessä. HPV-tyypitys perustuu geenien L1, E6 ja E7 emäsjärjestykseen. Mikäli viruksen perimän emäsjärjestys eroaa yli 10 prosentilla aikaisemmin tunnetuista tyypeistä, on kyseessä uusi tyyppi. Jos eroavaisuus on vähemmän kuin 2-10 %, on kyseessä HPV:n alatyyppi ja HPV-tyypin variantti, mikäli sekvenssiero on alle kaksi prosenttia.

Papilloomavirusten luokitus muuttui vuonna 2004, kun nämä virukset vihdoinkin hyväksyttiin omana ryhmänään (papillomaviridae) kansainväliseen virusluokitukseen (International Council on Taxonomy of Viruses, ICTV) (18). Uusi virusluokitus perustuu papilloomavirusten perimän perusteella tehtyyn fylogeneettiseen puuhun, joka muodostuu suvuista, jotka puolestaan koostuvat eri lajeista. Papilloomavirusten sukupuu muodostuu 16 suvusta, joita merkitään kreikkalaisin kirjaimin. Kaikki kliinisesti tärkeimmät limakalvo-HPV-tyypit kuuluvat ?-papilloomavirusten sukuun, jossa ne jakautuvat viiteentoista eri lajiin. Näihin lajeihin kuuluu myös joitakin apinoiden ja simpanssien papilloomaviruksia (18). Valtaosa levyepiteelisyöpään liittyvistä HPV-tyypeistä kuuluu joko lajiin 9 (HPV-tyypit 16, 31, 33, 35, 52, 58, 67) tai lajiin 7 (HPV 18, 39, 45, 59, 68, 70). Suussa esiintyvät ja myös ihosyyliä aiheuttavat tyypit HPV 2, 27 ja 57 kuuluvat lajiin 4. Lajissa 10 ovat papilloomien aiheuttajat, HPV-tyypit 6 ja 11, sekä fokaalisen epiteliaalisen hyperplasian (FEH) aiheuttaja HPV 13. Toinen FEH:n aiheuttaja HPV 32 kuuluu lajiin 1. On arvioitu, että HPV-tyyppi 13 muuntui noin viisi miljoonaa vuotta sitten simpanssin vastaavasta papilloomavirustyypistä.

HPV:n diagnostiikka

HPV:tä ei voi viljellä eikä serologiaan perustuva diagnostiikka ole vielä luotettavaa. Täten HPV-diagnostiikka perustuu viruksen perimän tai RNA:n osoittamiseen kudos- ja/tai irtosolunäytteestä joko hybridisaatiomenetelmillä tai geenimonistuksella (PCR). Pienin geneettinen vaihtelu eri HPV-tyyppien välillä on L1-alueella, joten tätä aluetta käytetään geenimonistukseen perustuvan DNA-diagnostiikan kohdesekvenssinä (1). Useita kaupallisia HPV-testejä on saatavilla, kuten esimerkiksi Hybrid Capture 2 (Digene, Gaithersburg, Maryland, USA), Amplicor (Roche, Basel, Sveitsi), PreTect HPV-Proofer (NorChip, Klokkarstua, Norja) ja InnoLiPA (Innogenetics, Gen, Belgia). Immunohistokemiallisesti voidaan kudosnäytteestä osoittaa myös HPV:n L1-proteiinia, mutta tällöin ainoastaan virusta tuottavat näytteet tulevat positiivisiksi. Vasta-aineena käytetään yleensä naudan papilloomaviruksille tehtyä vasta-ainetta, joka ristireagoi ihmisen usean HPV-tyypin kanssa.

HPV:n proteiinit

Taulukossa «HPV:n lukukehykset ja niiden tuottamien proteiinien sijainti ja toiminta solussa. »1 on esitetty HPV:n lukukehysten tuottamat proteiinit, niiden ilmaantuminen soluissa sekä proteiinien keskeisimmät toiminnat. E1 avaa DNA-säikeen ja on välttämätön viruksen perimän monistamiselle ja säätelee geenien luentaa. E2 on transkriptiotekijä, joka säätelee myös E6- ja E7-geenien luentaa. E4 sitoutuu soluliman tukirankoihin, mutta aivan äskettäin sillä on todettu olevan myös vaikutusta E6-, E7- ja L2-geeneihin. E5, E6 ja E7 ovat transformoivia proteiineja, joiden toimintaa kuvataan alla lähemmin.

Suuren riskin HPV-tyyppien (HPV 16, 18, 26, 31, 33, 35, 39, 45, 52, 53, 56, 59, 66, 68, 73, 82) aiheuttama solun muuttuminen kuolemattomaksi ja transformaatioon liittyvät ominaisuudet johtuvat pääosin viruksen E6- ja E7-geeneistä. Molempien geenien tuottamat proteiinit E6 ja E7 pystyvät sitomaan toistakymmentä isäntäsolun tuottamaa proteiinia ( «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E6:n kanssa. »2, «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E7:n kanssa. »3) (19-59), joiden toiminnat liittyvät mm. DNA:n korjaukseen ja solun jakautumisen säätelyyn. Tärkeimmät E6- ja E7-kohdeproteiinit ovat "ihmisen perimän vartija" p53 ja retinoblastooma pBR, jotka ovat solujakautumissyklin keskeisiä säätelijöitä. Erityisesti suuren riskin HPV:t pakottavat solut jakautumaan, koska virus tarvitsee jakautuvan isäntäsolunsa proteiineja oman perimänsä monistamiseen. Lisäksi HPV viivästyttää solun erilaistumista ja estää DNA:n korjausmekanismeja ja itseohjattua solukuolemaa (apoptoosi) ja pitää infektoituneen solun näkymättömänä puolustusjärjestelmälle. Tämän seurauksena solu muuttuu vähitellen kuolemattomaksi ja monivaiheisen tapahtumaketjun seurauksena myöhemmin mahdollisesti syöpäsoluksi, koska HPV mahdollistaa mutaatioiden kertymisen isäntäsolun perimään (16, 60, 61, 62). HPV-infektion aiheuttamat solu- ja molekyylitason tapahtumat tunnetaan tällä hetkellä kohtalaisen hyvin ja niistä lyhyesti seuraavaksi kuvataan HPV-infektion vaikutus solusykliin.

Virussykli

HPV-infektion todennäköinen kohdesolu on levyepiteelin tyvisolu (11, 64, 65). HPV käyttää kohdesolun pinnassa olevia reseptoreita infektoidessaan solun. HPV:n reseptoreita ei vielä täysin tunneta, mutta todennäköisiä reseptoreita ovat heparaanisulfaatti ja/tai ?6ß4-integriini (65, 66). Infektion jälkeen isäntäsolun proteiinit sitoutuvat LCR-alueelle ja aloittavat HPV E1- ja E2-geenien luennan.

E6- ja E7-geenit häiritsevät solun normaalia jakautumista usealla eri tavalla siten, että E6 sitoutuu ihmisen perimänvartijageenin p53-proteiiniin ja E7 sitoutuu mm. retinoblastoomaan (pRb). Seuraavaksi E1- ja E2-geenit luetaan. E2 estää E6:n ja E7:n luennan ja mahdollistaa E1:n kiinnittymisen replikaation aloituskohtaan, joka sijaitsee säätelyalueella. Tästä alkaa viruksen perimän monistaminen. Epiteelivälikerroksessa ilmaantuvat sekä E4 että E5 ja erilaistuneessa epiteelissä epiteelin pintakerroksissa ilmaantuvat myöhäiset geenit L1 ja L2 mahdollistaen kypsien viruspartikkeleiden muodostumisen (11, 67, 68) ( «»2).

Suuren riskin HPV-tyypit häiritsevät solusykliä

Lukuisat viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että HPV:n aikaisten geenien proteiinit voivat ohittaa solusyklin tarkastuspisteet sitoutumalla sykliiniin ja sykliiniin liittyvien kinaasien komplekseihin tai muihin solusyklin säätelijöihin. Parhaiten tunnettuja ovat E6- ja E7-syöpägeenien proteiinit, jotka sitoutuvat useisiin solusyklin kannalta keskeisiin proteiineihin (19-59), ( «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E6:n kanssa. »2, «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E7:n kanssa. »3). Näistä tärkeimmät ovat p53, johon E6 sitoutuu, ja retinoblastoomaproteiini (pRb), johon E7 sitoutuu (33-37). Myös HPV:n E5-proteiini häiritsee solusykliä usealla tavalla ollen myös transformoiva proteiini (13, 16).

HPV-infektion seurauksena solu voi muuttua kuolemattomaksi ja syöpäsoluksi. HPV-perimän kahdentuminen voi tapahtua ainoastaan silloin, kun isäntäsolu jakautuu. Tämän vuoksi HPV:n proteiinit pakottavat isäntäsolua jakautumaan. Solun erilaistuminen on viivästynyttä ja epiteelin pintakerroksessa epiteeli on voimakkaasti erilaistunutta, jotta viruspartikkeleja voidaan tuottaa. Solun jakautuessa solun perimä on altistunut mutaatioille, jotka normaalisti korjaa solun perimän vartija, p53. HPV-infektoituneessa solussa p53 ei tunnista isäntäsolun perimän virheitä ja näin solu jakautuu ja mutaatioita kertyy perimään. Infektion sivuvaikutuksena syntyy kuolematon solu, joka muuttuu vähitellen pahanlaatuiseksi eli transformoituu. E6- ja E7-proteiinilla on tärkeä merkitys myös immunologisten puolustusmekanismien estämisessä.

Solujen saapuessa G1-vaiheeseen sykliineistä riippuvaiset kinaasit (cdk) estyvät sykliinien pilkkoutuessa ja niitä estävien proteiinien ilmaantuessa. Jotta solusyklissä siirrytään eteenpäin kohti solun jakautumista, solu tekee ainakin seuraavat varmistukset: varmistaa, että solu on riittävän suuri, tarkistaa, että DNA:ssa ei ole vaurioita ja että solun ympäristö on suosiollinen. Sykliineistä riippuvaisia kinaaseja on useita, ainakin cdk1-9. Sykliineistä riippuvaiset kinaasit fosforyloivat kohdeproteiininsa liittämällä fosfaattiryhmän niiden seriini- tai treoniiniaminohappoon. HPV-infektion alkuvaiheessa toinen tärkeä solun sykliin liittyvä tarkastuspiste, G2-tarkastuspiste, on toiminnassa, mutta myöhemmin isäntäsolun perimän vauriot, mitkä ovat osittain E6:n aiheuttamia, johtavat myös tämän G2-tarkastuspisteen häiriöihin. HPV 16 voi vaikuttaa G2/M-tarkastuspisteeseen usealla eri tavalla mahdollisesti lisäämällä cdk2:n, sykliini A:n ja sykliini B:n ilmaantumista (2, 16, 58).

Solusykli ja HPV E7

Sykliinit ovat puolestaan proteiineja, jotka ilmenevät soluissa vain tietyissä solusyklin vaiheissa. Ne säätelevät solusykliä aktivoimalla sykliineistä riippuvaisia kinaaseja sitoutumalla niihin. «»3 on esitetty solusyklin vaiheet, joissa kukin solusykliineistä ilmenee ja se, miten suuren riskin HPV E7-proteiini häiritsee sykliinejä, sykliineistä riippuvia kinaaseja ja niiden estäjiä (58). E7-proteiini edesauttaa myöhäisen G2/M-tarkastuspisteen ohittamisen, minkä seurauksena solun kromosomistossa tapahtuu epätäydellistä kahdentumista johtaen aneuploidisen solun syntyyn ( «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E7:n kanssa. »3) (35-59).

Solusykli ja HPV E6

Suuren riskin HPV E6 ohittaa G1-tarkastuspisteen todennäköisesti jo varhaisvaiheessa, kun p53 hajoaa sitouduttuaan E6:een (23, 33). Tämä hajoaminen on riippuvainen E6:een sitoutuvasta E6AP-proteiinista, toiselta nimeltään E3-ubikutiiniproteiinilikaasi (UBE3A). E6AP:n sitoutuminen E6-proteiiniin on välttämätön, ennen kuin E6 voi sitoutua p53:een. p53:n hajoamisen seurauksena sykliineistä riippuvien kinaasien estäjän, p21:n, toiminta estyy, mikä puolestaan edesauttaa G1-tarkastuspisteen ohittamista ( «»4 ja «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E6:n kanssa. »2).

HPV-infektioiden aiheuttamat kliiniset muutokset suussa

HPV:n infektion aiheuttamia hyvänlaatuisia suun kasvaimia ovat ihosyylät, papilloomat/kondyloomat ja fokaalinen epiteliaalinen hyperplasia. Papilloomavirusta on löydetty myös suun lichen-muutoksista, leukoplakioista ja erytroplakioista, mutta viruksen merkitys näiden muutosten synnyssä on vielä epäselvä (1, 69). Aikaisemmin uskottiin, että HPV tarttuu suuhun suuseksin seurauksena. Tutkimuksemme ovat osoittaneet, että osa lapsista saa HPV-infektion äidiltään suuhun tai sukuelinten alueelle jo synnytyksessä. Aikuisilla puolestaan partnerin krooninen HPV-infektio suussa lisää kymmenkertaiseksi toisen partnerin riskin saada HPV-infektio suuhun (70, 71, 72). Suun infektion luonnollinen taudinkulku muistuttaa genitaalialueen HPV-infektion käyttäytymistä (72). Noin 10 prosentilla henkilöistä löytyy HPV-DNA:ta terveessä limakalvossa. Mahdollisia HPV:n piileviä infektiokohtia suussa ovat ientaskut ja nielurisat (73, 74).

Suun ihosyylät ovat tavallisesti HPV-tyyppien 2, 4 ja 57 aiheuttamia. Kliininen kuva on kohtalaisen vaihteleva, eikä riittävän spesifinen, jotta voitaisiin tunnistaa, onko kyseessä ihotyyppien aiheuttama syylä tai limakalvotyyppien aiheuttama papillooma/kondylooma. Papillooma on hyvänlaatuinen, kukkakaalimainen epiteliaalinen kasvain, minkä tavallisimpia aiheuttajia ovat HPV 6 ja 11 (1, 69). Lasten hyvänlaatuisista kasvaimista papilloomia on noin 7-8 %. Aikuisista noin 0,5-3 prosentilla on papilloomia. Kondyloomia ja papilloomia on aikaisemmin pidetty etiologialtaan kahtena histologialtaan erilaisena muutoksena. DNA-tekniikoiden yleistyttyä on voitu kuitenkin osoittaa, että niin kondyloomissa kuin papilloomissa löytyy lähinnä tyyppien HPV 6 ja/tai HPV 11 -infektio. On mahdollista kuitenkin, että osa papilloomista olisi pelkästään mekaanisen ärsytyksen aiheuttamia (1, 69).

Ensimmäiset kuvaukset fokaalisesta epiteliaalisesta kasvaimesta (FEH) on esitetty kirjallisuudessa jo 1800-luvulla. Nimensä mukaisesti FEH muodostaa pieniä vaaleita kohoumia suun limakalvoilla. Ne voivat esiintyä yksittäin tai useimmiten monina muutoksina alahuulessa ja muualla suun limakalvolla (1, 69). Kudosleikkeissä todetaan yleensä myös tyypillisiä FEH-soluja, jotka ovat todennäköisesti apoptoottisia soluja. FEH:n aiheuttajia ovat papilloomavirustyypit 13 ja 32, joita löydetään ainoastaan suusta. FEH on täysin hyvänlaatuinen muutos, joskin äskettäin kuvattiin FEH-muutoksen muuttuminen syöväksi kahdella HIV-infektoituneella ja HART-hoitoa saavalla potilaalla. FEH on perinnöllinen muutos. HLA-DRB10404-alleeliin liittyy lisääntynyt riski saada HPV 13 -infektion aiheuttama kliininen muutos. (75).

Suusyöpä ja HPV

Uusia suusyöpäpotilaita maailmassa todettiin vuonna 2002 yhteensä 274 850. Ikävakioitu insidenssi oli miehillä 6,3 ja naisilla 3,2 (76). Suusyöpä oli kehitysmaissa miesten seitsemänneksi ja naisten kahdeksanneksi yleisin syöpä maailmassa (76). Vastaavasti länsimaissa suusyöpä oli miesten 11. yleisin ja naisten 15. yleisin syöpä. Vuonna 2002 127 783 henkilöä kuoli tähän syöpämuotoon (76). Suusyövän tärkeimmät riskitekijät ovat tupakointi ja alkoholi. Riski on annosriippuvainen ja molempien käytön lisääminen lisää riskiä moninkertaisesti. Riskitekijät selittävät noin 80-85 % suusyövistä.

Äskettäinen meta-analyysi (77) osoitti, että todennäköisyys löytää HPV-DNA:ta suun limakalvolta kasvoi kudoksen dysplasia-asteen kasvaessa. Meta-analyysi perustui 94:n tutkimuksen 4 680 näytteeseen ja sen perusteella todennäköisyys löytää HPV suun terveeltä limakalvolta oli 10 % (95 % CI = 6,1-14,6), leukoplakiasta 22 % (95 % CI = 15,7-29,9), verrukoottisesta karsinoomasta 29,5 % (95 % CI = 23,0-36,8) ja levyepiteelisyövästä 46,5 % (95 % CI = 37,6-55,5). Todennäköisyys löytää mikä tahansa suuren riskin HPV-tyyppi oli 2,8 kertaa suurempi kuin pienen riskin HPV-tyypin löytyminen; 0,24 (95 % CI = 0,16-0,33) ja vastaavasti 0,09 (95 % CI = 0,0-0,13).

Vuoden 2004 loppuun mennessä kirjallisuudessa oli kuvattu yhteensä 6 500 HPV-testattua suusyöpänäytettä, joista 20 % oli HPV-DNA-positiivisia (5, 6). Yleisin HPV-tyyppi oli 16 (n. 80 % tapauksista), tämän jälkeen 18. Myös pienen riskin HPV-tyyppejä 6 ja 11 on löydetty joissakin suusyövissä. Äskettäin on julkaistu useita tapaus-verrokkitutkimuksia suusyövistä. Tutkimukset vahvistavat tulokset HPV-infektiosta suusyövän itsenäisenä vaaratekijänä. HPV-infektio suussa lisää riskiä 5,4-kertaiseksi (78-80). Erityisesti kielen ja nielurisojen syövät liittyvät HPV-infektioon. Potilaat, joilla on HPV-infektoitunut suusyöpä, näyttävät selviytyneen paremmin kuin ne potilaat, joilla on HPV-negatiivinen syöpä. HPV-infektio on yleisempää tupakoimattomilla kuin tupakoivilla suusyöpäpotilailla. Pohjoismainen tutkimus osoitti, että verestä löydettiin HPV 16 L1 -vasta-aineita kaksi kertaa useammin henkilöillä, joille myöhemmin (10-20 vuoden kuluttua) kehittyi syöpä kielen alueella, kuin verrokeilla (81). Tämä tukee ajatusta, että HPV-altistuminen edeltää taudin kehittymistä.

Virukseen liittyvät ominaisuudet ja suusyöpä

Mahdollisesti tärkeitä virukseen liittyviä tekijöitä syöpäsolun synnyssä on HPV-tyypin lisäksi infektoituneen solun virusmäärä, viruksen integroituminen isäntäsolun perimään ja syöpägeenien E6 ja E7 ilmaantumisen määrä. Viruksen integraatiota voidaan tutkia mm. käyttämällä kaksiulotteista Southern blot -hybridisaatiomenetelmää tai PCR-tekniikkaa, jossa monistettavana geenialueena on HPV:n E2. Tämä geeni rikkoutuu integraatiossa, jolloin viruksen perimä menee osaksi isäntäsolun perimää. E2-geeni häviää osittain, jolloin geenimonistuksella (PCR) E2-geeniä ei voida monistaa (= negatiivinen tulos). Uusimmalla menetelmällä, ns. aikaerotteisella PCR:llä, voidaan määrittää samanaikaisesti myös monistettavan geenin tai sen lähetti-RNA:n määrä erittäin suurella tarkkuudella. Kuvasimme uuden menetelmän integroituneen HPV 16:n osoittamiseksi näytteistä (82). Tällä menetelmällä Koskinen ja työtoverit (83) löysivät HPV-tyyppiä kuudestatoista tutkitusta 61:stä suun, pään ja kaulan alueen syövästä. Viruksen perimä oli integroituneena 48 prosentissa tapauksista, episomaalisen 35 prosentissa ja molempia muotoja löydettiin samanaikaisesti 17 prosentissa suusyövistä.

Viruksen kopiomääristä suusyövistä on vähän tietoa. In situ -hybridisaatiotutkimukset osoittavat, että vain osa syöpäsoluista on positiivisia ja näissäkin soluissa virusmäärät ovat vähäisiä. Tämä voi tarkoittaa sitä, että vain osa HPV:stä monistuu syöpäsolussa tai että syöpä on ei-klonaalista alkuperää. Koskinen ja työtoverit löysivät suusyövistä vain 1-97 viruskopiota 10 000 solua kohden (83). Viime aikoina tutkimuksissa on selvitetty HPV:n perimän esiintyvyyden lisäksi viruksen syöpägeenien ilmentymistä, mikä kertoo paremmin viruksen aktiivisuudesta kudoksessa (84-86).

E6/E7 mRNA:n ekspressio löydetään noin puolessa HPV-DNA-positiivisista suusyövistä. E6/E7-ekspressio liittyy kasvaimessa todettuun normaaliin p53:een (ns. wild-type) (86), vähentyneeseen pRB:hen ja p16:n yli-ilmaantumiseen näissä kasvaimissa. HPV 16 E6/E7 -ekspressio on liitetty myös tietynlaiseen histologiseen kuvaan, ns. basaloidiin tyyppiin (87), ja kromosomitasolla on todettu vähäisempää alleelihäviötä 13:ssa 15 markkerista kromosomeilla 3p, 9p ja 17p (86).

HPV:lle on kuuden viime vuoden aikana kehitetty sekä ennaltaehkäiseviä että hoitavia rokotteita, jotka ovat jo kliinisissä tutkimuksissa. Ennaltaehkäisevät HPV-rokotteet saadaan ehkä kaupalliseen myyntiin tänä tai ensi vuonna. Mikäli profylaktiset rokotteet osoittautuvat tehokkaiksi, ne voivat estää jopa 25 % pään ja kaulan alueen syövistä (88).

Human papillomaviruses and oral infections

Over the past 25 years, interest in human papillomaviruses (HPV) has increased remarkably, because of their potential role in pathogenesis of several human malignancies. Today, 106 HPV types have been identified of which almost 40 have been detected in oral mucosa.

In 1983, Stina Syrjänen and her group published the first evidence suggesting that HPV might be involved in pathogenesis of oral squamous cell carcinoma. The recognition of morphological similarities between oral and previously established genital HPV lesions led to this pioneering proposal. In the recent meta-analyses of the existing evidence as well as in several case-control studies, HPV has been confirmed as an independent risk factor for oral squamous cell carcinoma. The evidence indicates that HPV associated oral cancers form an entity with a better survival. HPV can also cause benign lesions in oral mucosa, such as papillomas, condylomas, warts and focal epithelial hyperplasia (FEH).

HPV is also detectable in healthy mucosa of adults and infants. HPV has been traditionally regarded as a sexually transmitted disease, but the recent evidence implicates the existence of other modes of transmission. It is now apparent that parts of the HPV infections in newborns are acquired vertically from the mother during delivery. Of the oncogenic HPV types, HPV 16 is the most prevalent form in oral carcinoma. Viral copy numbers in oral cancers are generally low, suggesting a non-clonal association of the tumor with HPV. If this is the case, HPV is not needed for maintenance of the malignant state. A hit and run theory has been proposed several times to explain the development of HPV-negative tumors. Of the eight open reading frames (ORF), the early genes and particularly E6 and E7 are the most important oncogenes involved in HPV-induced immortalization and cell transformation. E6 and E7 oncoproteins are able to interfere with several cellular proteins playing key role in controlling cell cycle, apoptosis and cellular differentiation. "The guardian" of the cell genome, p53 binds with E6 in the presence of E6AP leading to the degradation of p53, and similarly E7 binds to retinoblastoma, pRB. In addition, the HPV E5 protein has some transforming features. HPV cannot be cultivated but replication of the virus is dependent on epithelial differentiation with an unknown mechanism. Currently, clinical trials are ongoing on prophylactic and therapeutic vaccines for HPV aiming to global eradication of cervical cancer. If these vaccinations are successful, there is a possibility that also up to 25% of head and neck cancers can be prevented by these prophylactic HPV vaccines.

Kirjallisuus

1. Syrjänen K, Syrjänen S. Papillomavirus infections in human disease. Wiley. New York 2000: 1-615.

2. zur Hausen H. Papillomaviruses and cancer: from basic studies to clinical application. Nat Rev Cancer 2002; 2: 342-350.

3. Syrjänen S, Puranen M. Human papillomavirus infections in children: the potential role of maternal transmission. Review. Crit Rev Oral Biol Med 2000; 11: 259-274.

4. Syrjänen S. HPV infections in children. Invited review. Papillomvirus Report 2003; 14: 93-110.

5. Syrjänen S. Human papillomavirus (HPV) in head and neck cancer. J Clin Virol 2005; 32S: S59-S66.

6. Syrjänen S. Human papillomavirus (HPV) in oral cancer. J Clin Pathol. In press

7. Snijders PJ, Steenbergen RD, Meijer CJ, Walboomers JM. Role of human papillomaviruses in cancer of the respiratory and upper digestive tract. Clin Dermatol 1997; 15: 415-425.

8. Smith EM, Hoffman HT, Summersgill KS, Kirchner HL, Turek LP, Haugen TH. Human papillomavirus and risk of oral cancer. Laryngoscope 1998; 108: 1098-1103.

9. Herrero R. Human papillomavirus and cancer of the upper aerodigestive tract. J Natl Cancer Inst Monogr 2003; 31: 47-51 [Chapter 7].

10. Syrjänen K, Syrjänen S, Lamberg M, Pyrhönen S, Nuutinen J. Morphological and immunohistochemical evidence suggesting human papillomavirus (HPV) involvement in oral squamous cell carcinogenesis. Int J Oral Surg 1983; 12: 18-24.

11. Doorbar J. The papillomavirus life cycle. Journal of Clinical Virology 2005; 32S: S7-S15.

12. Chow LT, Broker TR. Papillomavirus DNA replication. Intervirology 1994; 37: 150-158.

13. Fehrmann F, Klumpp DJ, Laimins LA. Human papillomavirus type 31 E5 protein supports cell cycle progression and activates late viral functions upon epithelial differentiation. J Virol 2003; 77: 2819-2831.

14. Dürst M, Dzarlieva-Petrusevka T, Boukamp P, Fusenig NE, Gissmann L. Molecular and cytogenetic analysis of immortalized human primary keratinocytes obtained after transfection with human papillomavirus type 16 DNA. Oncogene 1987; 1: 251-256.

15. Florin L, Sapp C, Streeck RE, Sapp M. Assembly and translocation of papillomavirus capsid proteins. J Virol 2002; 76: 10009-10014.

16. Munger K, Howley PM. Human papillomavirus immortalization and transformation functions. Virus Res 2002; 89: 213-228.

17. Wentzensen N, Vinokurova S, von Knebel DM. Systematic review of genomic integration sites of human papillomavirus genomes in epithelial dysplasia and invasive cancer of the female lower genital tract. Cancer Res 2004; 64: 3878-3884.

18. de Villiers EM, Fauquet C, Broker TR, Berhard HU, zur Hausen H. Classification of papillomaviruses. Virology 2004; 324: 17-27.

19. Degenhardt YY, Silverstein SJ. Gps2, a protein partner for human papillomavirus E6 proteins. J Virol 2001; 75: 151-160.

60. Cottage A, Dowen S, Roberts I, Pett M, Coleman N, Stanley M. Early genetic events in HPV immortalized keratinocytes. Genes Chromosomes Cancer 2001; 30: 72-79.

61. Duensing S, Munger K. Centrosome abnormalities and genomic instability induced by human papillomavirus oncoproteins. Prog Cell Cycle Res 2003; 5: 383-391.

62. Munger K, Basile JR, Duensing S, Eichten A, Gonzalex SL, Grace M, et at. Biological activities and molecular targets of the human papillomavirus E7 oncoprotein. Oncogene 2001; 20: 7888-7898.

63. Stanley MA, Browne HM, Appleby M, Minson AC. Properties of a non-tumorigenic human cervical keratinocyte cell line. Int J Cancer 1989; 43: 672-676.

64. Egawa K. Do human papillomaviruses target epidermal stem cells? Dermatology 2003; 207: 251-254.

65. Culp TD, Christensen ND. Kinetics of in vitro adsorption and entry of papillomavirus virions. Virology 2004; 319: 152-161.

66. Giroglou T, Florin L, Schafer F, Streeck RE, Sapp M. Human papillomavirus infection requires cell surface heparin sulfate. J Virol 2001; 75: 1565-1570.

67. Peh WL, Middleton K, Christensen N, Nicholls P, Egawa K, Sotlar K, et al. Life cycle heterogeneity in animal models of human papillomavirus-associated disease. J Virol 2002; 76: 10401-10416.

68. Sherman L, Itzhaki H, Jackman A, Chen JJ, Koval D, Schlegel R. Inhibition of serum- and calcium-induced terminal differentiation of human keratinocytes by HPV 16 E6: study of the association with p53 degradation, inhibition of p53 transactivation, and binding to E6BP. Virology 2002; 292: 309-320.

69. Syrjänen S. Human papillomavirus infections and oral tumors. Review. Med Microbiol Immunol (Berl). 2003; 192: 123-128. Epub 2003 Jan 18.

70. Puranen M, Yliskoski M, Saarikoski S, Syrjänen K, Syrjänen S. Vertical transmission of human papillomavirus from infected mothers to their newborn babies and persistence of the virus in childhood.Am J Obstet Gynecol 1996; 174: 694-699.

71. Rintala M, Grénman S, Puranen M, Isolauri E, Ekblad U, Kero P, Syrjänen S. Transmission of high-risk human papillomavirus (HPV) between parents and infant: a prospective study of HPV in families in Finland. J Clin Microbiol 2005; 43: 376-381.

72. Rintala M., Grénman S, Syrjänen S. Natural history of oral human papillomasvirus infections in female and male partners: a prospective follow-up study. J Clin Virol. In press.

73. Hormia M, Willberg J, Ruokonen H, Syrjänen S. Marginal periodontium as a potential reservoir of human papillomavirus in oral mucosa. J Periodontol 2005, 76: 358-363.

74. Syrjänen S. HPV infections and tonsillar carcinoma. J Clin Pathol 2004; 57: 449-455.

75. Garcia-Corona C, Vega-Memije E, Mosqueda-Taylor A, Yamamoto-Furusho JK, Rodriguez-Carreon AA, Ruiz-Morales JA, Salgado N, Granados J. Association of HLA-DR4 (DRB1*0404) with human papillomavirus infection in patients with focal epithelial hyperplasia.Arch Dermatol. 2004; 140: 1227-1231.

76. Ferlay J, Bray P, Pisani P, Parkin DM. Globocan 2002. Cancer incidence, mortality and prevalence worldwide. IARC CancerBase No.5,version 2.0. IARCPress. Lyon, 2004.

77. Miller CS, Johnstone B. Human papillomavirus as a risk factor for oral squamous cell carcinoma: a meta-analysis, 1982-1997. Oral Surg Oral Med Oral Radiol Endod 2001; 91: 622-635.

78. Gillison ML, Koch WM, Capone RB, Spafford M, Westra WH, Wu L, et al. Evidence for a causal association between human papillomavirus and a subset of head and neck cancers. J Natl Cancer Inst 2000; 92: 709-720.

79. Herrero R, Castellsague X, Pawlita M, Lissowska J, Kee F, Balaram P, et al. Human papillomavirus and oral cancer: the International Agency for Research on Cancer Multicenter Study. J Natl Cancer Inst 2003; 95: 1172-1183.

80. Schwartz SM, Daling JR, Doody DR, Wipf GC, Carter JJ, Madeleine MM, et al. Oral cancer risk in relation to sexual history and evidence of human papillomavirus infection. J Natl Cancer Inst 1998; 90: 1626-1636.

81. Mork J, Lie AK, Glattre E, Hallmans G, Jellum E, Koskela P, et al. Human papillomavirus infection as a risk factor for squamous-cell carcinoma of the head and neck: N Engl J Med 2001; 344: 1125-1131.

82. Peitsaro P, Johansson B, Syrjänen S. Integrated human papillomavirus type 16 is frequently found in cervical cancer precursors as demonstrated by a novel quantitative real-time PCR technique. J Clin Microbiol 2002; 40: 886-891.

83. Koskinen WJ, Chen RW, Leivo I, Mäkitie A, Back L, Kontio R, et al. Prevalence and physical status of human papillomavirus in squamous cell carcinomas of the head and neck. Int J Cancer 2003; 107: 401-406.

84. Wiest T, Schwarz E, Enders C, Flechtenmacher C, Bosch FX. Involvement of intact HPV16 E6/E7 gene expression in head and neck cancers with unaltered p53 status and perturbed pRb cell cycle control. Oncogene. 2002; 21: 1510-1517.

85. Balz V, Scheckenbach K, Gotte K, Bockmuhl U, Petersen I, Bier H. Is the p53 inactivation frequency in squamous cell carcinomas of the head and neck underestimated? Analysis of p53 exons 2-11 and human papillomavirus 16/18 E6 transcripts in 123 unselected tumor specimens.Cancer Res. 2003; 63: 1188-1191. Erratum in: Cancer Res. 2004; 64: 220.

86. Braakhuis BJ, Snijders PJ, Keune WJ, Meijer CJ, Ruijter-Schippers HJ, Leemans CR, Brakenhoff RH. Genetic patterns in head and neck cancers that contain or lack transcriptionally active human papillomavirus. J Natl Cancer Inst. 2004; 96: 998-1006.

87. van Houten VM, Snijders PJ, van den Brekel MW, Kummer JA, Meijer CJ, van Leeuwen B, Denkers F, Smeele LE, Snow GB, Brakenhoff RH. Biological evidence that human papillomaviruses are etiologically involved in a subgroup of head and neck squamous cell carcinomas. Int J Cancer. 2001; 93: 232-235.

88. Frazer IH. Prevention of cervical cancer through papillomavirus vaccination. Review. Nat Rev Immunol. 2004; 4: 4-54.

Täydellinen kirjallisuusluettelo saatavissa kirjoittajalta.

Taulukko 1. HPV:n lukukehykset ja niiden tuottamien proteiinien sijainti ja toiminta solussa.

Proteiini	Koko	Sijainti ja määrä solussa	Toiminta
Myöhäiset
L1	55–60 kDA	tuma/++++	Pääasiallinen viruksen pintaproteiini (n. 80 %)
L2	70 kDA	tuma/++	Pintaproteiini
Aikaiset
E1	68–75 kDA, 600–650 aminohappoa	tuma/+	Välttämätön viruksen perimän kahdentumiseen, aktivoi helikaasin ja pitää viruksen perimän episomaalisena, tärkeä transkriptiotekijä
E2	50 kDA, 400 aminohappoa	tuma/+	Transkriptiotekijä, osallistuu viruksen perimän kahdentumiseen
E4	17 kDA: valtaosa fuusioproteiinina E1–E4, toinen muoto 16–10 kDA	solulima/+++	Viruksen pakkaus, Viruspartikkeleiden kypsyminen, Sytokeratiinifilamenttien hajoittaminen
E5	8–10 kDA	solulima/+	Interaktoi EGF-reseptorin kanssa ja aktivoi PDGF-reseptorin, transformoiva proteiini
E6	16–18 kDA, 150–160 aminohappoa	tuma/+	Estää solun erilaistumista, hajottaa p53:n E6-AP-proteiinin läsnä ollessa, transformoiva proteiini yhdessä RAS-syöpägeenin kanssa, ks. «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E6:n kanssa. »2
E7	11 kDA, 100 aminohappoa	tuma/++	Sitoutuu mm pRB-105:n, P107:n ja P130:n kanssa, yhteisvaikutus RAS-syöpägeenin kanssa, transformoiva proteiini, ks. «Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E7:n kanssa. »3.

Taulukko 2. Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E6:n kanssa.

Isäntäsolun proteiini	Sitoutuvan isäntäsolun proteiinin tehtävä	Kirjallisuusviite
AMF-1/Gps2	p300:n transkription lisääminen	Degenhardt and Silverstein 2001 (19)
Bak	Bcl-2-perheen jäsen, proapoptoottinen proteiini	Du et al. 2004 (20)
CBP/p300	p53-koaktivaattori, viestinnän säätelijä (aktivoi solusyklin säätelyä, solun erilaistumista ja puolustusvastetta lisääviä geenejä)	Bernat et al. 2003 (21)
c-myc	Transkriptiotekijä, apoptoosin indusoija	Crook et al. 1988 (22)
E6AP	Säätelee solun proliferaatioon liittyvää viestintää hajottamalla scr-perheeseen kuuluvaa kinaasi Blk:ta	Kehmeier et al. 2002 (23)
E6TPI	GAP-proteiini (GTPaasi aktivoiva proteiini), negatiivinen Rab-geenin säätelijä	Singh et al. 2003 (24)
ERC55 (E6BP)	Kalsiumia sitova proteiini (merkitystä epiteelin erilaistumisessa ja apoptoosin estämisessä)	Sherman et al. 2002 (25)
hDLG/Sap97	Banaanikärpäsen DLG-kasvurajoitegeeniä vastaava ihmisen geeni. Merkitystä epiteelisolujen polarisoitumisessa ja solujen välisten sidosten muodostumisessa	Massimi et al. 2004 (26)
hScrib	Esiintyy epiteelisolujen välisissä sidoksissa, banaanikärpäsen Scrib-kasvurajoitegeeniä vastaava (säätelee solujen välisiä sidoksia ja estää epiteelin kasvua).	Nakagawa and Huibregtse 2000 (27)
Interferonia säätelevä tekijä 3 (IRF3)	Interferoni ß-mRNA:n induktio; interferonien transaktivaattori	Ronco et al. 1998 (28)
MAGI-1/2/3	Tiivisliitosproteiinit; muodostavat komplekseja ß-kateiinin kanssa, PTEN-kasvurajoitegeenin säätelijä	Grm and Banks 2004 (29)
Mcm7	DNA-replikaation mahdollistava ja sen aloittava geeni	Brake et al. 2003 (30)
Mupp1	Monimuotoinen PDZ-proteiini: merkitys viestinnässä	Lee et al. 2000 (31)
Paxillin	Paikallinen adheesioproteiini, merkitys soluadheesiossa ja solun tukirangan aktiinin säätelijä	Tong and Howley 1997 (32)
p53	Kasvurajoitegeeni, säätelee solun vastetta mitogeenisille viesteille	Scheffner et al. 1990 (33)
XRCC1	DNA:n korjausproteiini	Iftner et al. 2002 (34)

Taulukko 3. Isäntäsolun proteiinit, jotka ovat vuorovaikutuksessa HPV E7:n kanssa.

Isäntäsolun proteiini	Sitoutuvan isäntäsolun proteiinin tehtävä	Kirjallisuusviite
pRB, p107, p130	Transkriptiotekijä ja solun jakautumisen säätely	Dyson et al. 1992 (35), Gonzales et al. 2001 (36), Wu et al. 1993 (37)
p27	Sykliinistä riippuvaisen kinaasin estäjä	Zerfass-Thome et al. 1996 (38)
p21	Sykliinistä riippuvaisen kinaasin estäjä	Funk et al. 1997 (39), Jones et al. 1997a (40)
TBP	Transkription aloituksessa keskeisesti mukana, TATA-boksiin sitoutuva proteiini	Massimi et al. 1996 (41)
TAF110	Transkription aloituksessa keskeisesti mukana, TATA-boksiin sitoutuva proteiini, transkription säätelijä	Mazzarelli et al. 1995 (42)
AP-1	Transkriptiotekijä	Antinore et al. 1996 (43)
Mi2 (HDAC)	Histonideasetylaasi	Brehm et al. 1999a (44)
IGFBP-3	p53:n transkription kohde, säätelee insuliininkaltaisen kasvutekijän määrää soluissa	Mannhardt et al. 2000 (45)
M2-pyruvaattikinaasi	Glykolyysiin liittyvän entsyymi M2:n säätelijä	Zwerschke et al. 1999 (46)
Glukosidaasi	Glykolyysiä säätelevä entsyymi	Zwerschke et al. 2000 (47)
hTid-1	Banaanikärpäsen Tid56 dnaJ -kasvurajoitegeeniä vastaava ihmisen geeni, apoptoosin säätelijä	Schilling et al. 1998 (48)
p48 (ISGF3)	Inteferonia säätelevä proteiini	Barnard and McMillan 1999 (49)
IRF-1	IFN-ß-säätelijä	Park et al. 2000 (50)
Aktiini F	Solun tukirankaproteiini	Rey et al. 2000 (51)
MPP2	Transkriptiotekijä	Lüscher-Firzlaff et al. 1999 (52)
S4 ATPaasi	26S-protosomin S4-osa	Berezutskaya and Bagchi 1997 (53)
Oct-4	Transkriptiotekijä	Brehm et al. 1999b (54)
Skip	Ski-syöpägeeniin sitoutuva proteiini, TGF-ß-vasteen säätely	Prathapam et al. 2001 (55)
E2F-1	Transkriptiotekijä	Hwang et al. 2002 (56)
Kinaasi B1	Solusyklin säätelijä G2-vaiheessa	Spitkovsky et al. 2002 (57)
Smad2, 3, 4	TGF-ß-viestinnän säätely	Lee et al. 2002 (58)
P/CAF	IL8-promoottorin aktivaatio yhteistyössä CBP/p300:n kanssa	Huan et al. 2002 (59)