Stina Syrjänen ja Jaana Rautava KATSAUS HPV ja syöpä Lähes kaikki saavat genitaalialueen HPV-infektion jossain elämänsä vaiheessa. Myös suun alueen infektiot ovat yleisiä. Valtaosa infektioista on oireettomia ja paranevat itsestään. HPV-tyyppejä on 180, joista HPV16 on merkittävin syöpävirus, joka aiheuttaa kohdunkaulan syövän lisäksi ulkosynnyttimien, emättimen, siittimen, perä aukon, suuontelon, kielentyven ja nielurisan karsinoomia. HPV:n aiheuttamien suunielun syöpien ilmaantuvuus on lähes kolminkertaistunut viimeisen 30 vuoden aikana Suomessa kuten muissakin länsimaissa. HPV:n kahdeksasta geenistä E6 ja E7 ovat tärkeimmät onkogeenit, joiden tuottamat proteiinit hyödyntävät isäntäsolun keskeisiä molekyylejä solun asteittaisessa muutoksessa kohti syöpäsolua. HPV-rokotteet ovat vähentäneet tehokkaasti naisten genitaali- ja anaalialueen dysplasiamuutoksia, mutta niiden vaikuttavuudesta pään ja kaulan alueen infektioihin on vähän tutkimustietoa. Arviolta noin 19 % ihmisen syövistä on mikrobien aiheuttamia. Ihmisen papillooma viruksen (HPV) aiheuttamat syövät käsittävät näistä noin kolmanneksen. HPV:n osuus on todellisuudessa suurempi, koska luku kattaa vain kohdunkaulan ja osan pään ja kaulan alueen syövistä (1). HPV-rokotteet, keskustelu poikien rokottamisesta ja HPV:n aiheuttamien pään ja kaulan alueen syöpien muuttunut epidemiologia ovat nostaneet HPV-infektiot jälleen ajankohtaiseksi yhteiskunnalliseksi ja tieteelliseksi aiheeksi. HPV on yksinkertainen ja perimältään melko muuttumaton virus, mikä omalta osaltaan on auttanut tutkijoita tunnistamaan levyepiteelisyövän syntyyn vaikuttavia keskeisiä molekyyli- ja reaktioteitä. HPV-infektio ei yksinään johda solun muuntumiseen syöpäsoluksi. Pysyvä HPV-infektio suuren riskin virustyypillä aiheuttaa infektoituneen solun kontrolloimattoman jakautumisen, mikä yhdessä muiden vaaratekijöiden kanssa johtaa kuolemattomaan soluun ja lopuksi mahdollisesti syövän syntyyn. Viruksen ja isännän välisten keskeisten reaktioteiden tunnistaminen mahdollistaa HPV-infektioiden uusia ehkäisykeinoja tai infektion aiheuttamien dysplasioiden tai jopa syöpien hoitomuotoja. HPV infektoi pääsääntöisesti epiteelisoluja, joten sen aiheuttamat syövät ovat karsinoomia (KUVA 1). HPV:ta on kuitenkin todettu myös veren kiertävissä lymfosyyteissä (2). Karsinoomista HPV:n aiheuttamat levyepiteelisyövät on kartoitettu parhaiten. Vähemmän tutkimusta on sen sijaan tehty HPV:n aiheuttamista adenokarsinoomista tai muista epiteliaalisista syövistä kuten istukan trofoblasteista lähtevistä syövistä. Yleisimmät HPV:n aiheuttamat syövät ovat kohdunkaulan, nielun (erityisesti nielurisojen ja kielen tyven), emättimen ja peräaukon syövät. HPV:n aiheuttamat muut kuin naisen genitaalialueen syövät Pään ja kaulan alueen syövät ovat heterogeeninen ryhmä, johon kuuluvat suun, nielun, nenäonteloiden, kurkunpään ja sylkirauhasten kasvaimet. Huulen ja suuontelon syöpä on miesten 11. yleisin syöpä maailmassa, ja kurkunpään syöpä on sijalla 13. Mikään näistä syövistä ei ole naisten 15 yleisimmän syövän joukossa. Vuonna 2013 Suomessa todettiin 305 uutta suuontelon, 189 nielun, 85 huulen, 119 kurkunpään, 67 sylkirauhasen ja 40 nenäontelon syöpää. Suun ja nielun syöpien ilmaantuvuus naisilla oli 4,2/100 000 ja miehillä 7,8/100 000. Sekä naisten että miesten suuontelon syöpien ikävakioitu ilmaantuvuus on kaksinkertaistunut vuodesta 1765 = Toimitus suosittelee erityisesti opiskelijoille Duodecim 2015;131:1765 74
KATSAUS Molemmat Pään ja kaulan alueen syöpä (tarkentamaton) 22 35 % Suunielun syöpä 36 48 % Suuontelon syöpä 24 20 % Kurkunpään syöpä 24 28 % Nenäontelon syöpä 27 30 % Nenänielun syöpä 31 % Sylkirauhasten syöpä* 0 78 % Suun ameloblastoomat* 33 %, 67 % Ei-suunielun, pään ja kaulan alueen syövät (ryhmänä) 22 24 % Ruokatorvisyöpä (levyepiteelikarsinooma) 22 31 % (adenokarsinooma) 35 % Paksusuoli- ja peräaukon alueen syöpä 32 % (adenokarsinooma) 11 % Keuhkosyöpä 22 25 % (ei-pienisoluinen syöpä) 8 28 % Anaalialueen syöpä 71 % Virtsarakon syöpä 0 60 % Munuaissyöpä* 0 14 % Silmän syövät* 7 % Naiset Kohdunkaulan syöpä 65 79 % Ulkosynnyttimien syöpä 40 56 % Emättimen syöpä 70 73 % Rintasyöpä 23 % Munasarjasyöpä 16 18 % Endometriumin syöpä 10 % Miehet Peniksen syöpä 35 81,5 % Anaalialueen syöpä (HPV16 HIV+ MSM) 35,4 % (HPV16 HIV - MSM) 12,5 % Eturauhassyöpä 0 51,8 % Kivessyöpä* 0 % Anaalialueen syöpä 84% KUVA 1. HPV-DNA:n ilmeneminen eri kasvaintyypeissä meta-analyysitutkimuksiin perustuen. Tähdellä merkityt tutkimukset eivät ole meta-analyysejä. IARC:n määrittelemät HPV:n aiheuttamat syövät merkitty lihavoituna. Viiteluettelo on nähtävissä nettiversiossa. MSM = seksiä miesten kanssa harrastavat miehet 1766 1970 lähtien. Myös miesten suunielun syöpien ilmaantuvuus on yli kolminkertaistunut viimeisen 30 vuoden aikana (miehillä 0,7:stä 2,9:ään/100 000 ja naisilla 0,2:sta 1,1:een/100 000) (3). Pään ja kaulan alueen syövän tärkeimmät vaaratekijät ovat tupakointi ja alkoholin runsas käyttö. Pään ja kaulan alueen syövistä on 22 30 % HPV:n aiheuttamia. HPV:n vallitsevuus on suurin suunielun syövissä (36 58 %). HPV:n osuus muissa pään ja kaulan syövissä on pienempi ja vaihtelee noin 20 30 %:n välillä. Sylkirauhaskasvaimissa todetaan satunnaisesti HPV:tä, mutta sitä ei pidetä merkityksellisenä taudin etiopatogeneesissa. Pään ja kaulan alueen syöpien ilmaantuvuus on maantieteellisesti vaihteleva. Ilmaantuvuus on suurin Kaakkois-Aasiassa, Brasilian tietyillä alueilla sekä Euroopassa Unkarissa ja Ranskassa (4). Myös HPV:n osuus pään ja kaulan alueen syövissä vaihtelee maantieteellisesti. HPV:n osuus on länsimaissa suurin, erityisesti Yhdysvalloissa ja Ruotsissa, jossa jopa lähes 90 % suunielun syövistä on HPV:n aiheuttamia (5, 6). Sen sijaan esimerkiksi Brasiliassa vain noin 8 % näistä syövistä on HPV-infektion aiheuttamia. HPV-infektioon liittyvät pään ja kaulan alueen syövät eroavat monessa suhteessa klassisista tupakan ja alkoholin aiheuttamista syövistä: potilaat ovat yleensä noin kymmenen S. Syrjänen ja J. Rautava = Artikkeliin liittyy internetoheisaineistoa
vuotta nuorempia, useimmin miehiä ja valkoihoisia. Osa HPV:n aiheuttamien suunielun syöpien vaaratekijöistä liittyy seksuaaliseen käyttäytymiseen kuten varhain aloitettuihin seksisuhteisiin, seksipartnereiden lukumäärään, syviin suudelmiin ja suuseksiin. Tupakoinnilla on keskeinen merkitys suun oireettomien HPV-infektioiden kroonistumisessa (7, 8). HPV-infektion aiheuttamilla pään ja kaulan alueen syövillä on parempi ennuste kuin klassisilla tupakan ja alkoholin aiheuttamilla syövillä. Tämän vuoksi käydään vilkasta keskustelua siitä, tulisiko pään ja kaulan alueen syöpien hoito suunnitella HPV-statuksen mukaan. Ennustetta huonontaa kuitenkin potilaan tupakointi (sekä tämänhetkinen että aikaisempi), muut sairaudet ja kaulan etäpesäkkeet (9, 10). HPV:hen liittyvät syövät voivat lähettää myös kaukometastaaseja (11). Peniskarsinoomat ovat yleisimmät kehittyvissä maissa. Ilmaantuvuus on suurinta Ugan dassa ja Etelä-Amerikassa, esimerkiksi Brasiliassa, Uruguayssa ja Paraguayssa (noin 4/10 000) ja pienimmillään Israelissa (0,1/10 000) (12). Suomessa vuonna 2013 todettiin 34 uutta penissyöpää. HPV-infektio todetaan 35 80 %:ssa penissyövistä. HPV:n lisäksi muita vaaratekijöitä ovat huono hygienia, tupakointi, valkojäkälä, ahdas esinahka ja esinahan balaniitti. Varhaislapsuudessa tai nuorena tehty ympärileikkaus suojaa penissyövältä (13). Ympärileikkauksen suojaava vaikutus liittynee ahtaan esinahan poistoon. Peräaukon syöpää esiintyy molemmilla sukupuolilla, ja monista muista syövistä poiketen se on yleisempi naisilla kuin miehillä. Ilmaantuvuus on samankaltainen lähes koko Euroopan alueella. Esimerkiksi Englannissa peräaukon syövän ilmaantuvuus miehillä on noin 1/100 000 ja naisilla 2/100 000. Ilmaantuvuus suurenee jyrkästi 35 39-vuotiailla ja on yleisintä yli 85-vuotiailla. Suomessa vuonna 2013 todettiin 53 uutta anuskarsinoomaa. Lähes 80 % naisten syövistä on HPV-positiivisia, kun taas miehillä HPV:n merkitys on vähäisempi. Muita riskitekijöitä ovat tupakointi, anaaliseksi, lukuisat anaaliseksipartnerit, HIVinfektio ja aikaisemmat anaalialueen syylät YDINASIAT 88 HPV-infektio aiheuttaa levyepiteelisyöpiä kehon eri alueilla. 88 Suuontelon ja suunielun syöpien ilmaantuvuus on suurentunut sekä naisilla että miehillä. 88 HPV-tyyppejä tunnetaan jo yli 180, ja näistä HPV16 on merkittävin biologinen karsinogeeni. 8 8 HPV16:n E6- ja E7-proteiinit johtavat infektoituneen solun asteittaiseen muuttumiseen syöpäsoluksi yhdessä muiden riskitekijöiden kuten tupakoinnin seurauksena. (14). HPV:n aiheuttamat peräaukon syövän esiastemuutokset (AIN, peräaukon intraepiteliaalinen neoplasia) ovat lisääntyneet miehillä, jotka harrastavat seksiä miesten kanssa. Muiden syöpien osalta eniten näyttöä HPV:stä on ruokatorven syövistä, ja HPV-positiiviset syövät ovat lähes endeemisiä tietyillä maapallon alueilla kuten esimerkiksi Kiinassa, Etelä-Afrikassa ja Iranissa (15, 16). Tulokset HPV:n merkityksestä keuhko-, rinta- ja eturauhassyöpien synnyssä ovat sen sijaan edelleen kiistanalaiset. Myös HPV:n merkitys ihosyövän aiheuttajana on kiistanalainen lukuun ottamatta harvinaista ja väistyvästi periytyvää epidermodysplasiaa. Syylämäiset tai läiskäiset HPV-tyyppien 5 ja 8 aiheuttamat leesiot muuttuvat ihosyöväksi erityisesti auringonvalolle altistuneilla ihoalueilla. Papilloomavirukset ja niiden luokitukset Papilloomavirukset ovat lajispesifisiä, joten HPV infektoi vain ihmistä, eivätkä eläinten papilloomavirukset tartu ihmiseen. HPV:n geeneistä L1:n emäsjärjestys poikkeaa vähiten eri HPV-tyyppien välillä (TAULUKKO ja KUVA 2). Tämän vuoksi molekulaarinen HPV-diagnostiikka perustuu pääosin L1:n osoittamiseen. Kaikkiaan 180 HPV-tyypin perimän nukleiinihappojärjestys on selvitetty (17), ja 1767 HPV ja syöpä
KATSAUS TAULUKKO. Ihmisen papilloomaviruksen lukukehykset ja niiden tuottamat proteiinit (32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40). Proteiini Ryhmä Paikallistuminen solussa/määrä Tehtävä Luonnollinen immuunivaste L1 Myöhäinen Tumassa/++++ Viruksen pintaproteiini (rakenteellinen) Vasta-ainetta 50 100 %:lla infektoituneista viikossa vuodessa tartunnasta L2 Aikainen Tumassa/++ Pintaproteiini Kuljettaa virus DNA:n tumaan DNA:n pakkaus E1 Aikainen Tumassa/+ Mukana episomaalisessa replikaatiossa DNA-helikaasi E2 Aikainen Tumassa/+ Transkriptiotekijä Paikallinen immunomodulaattori E4 Myöhäinen Solulimassa/+++ Genomin amplifikaatio Viruksen synteesi Viruksen pakkaus (?) E5 Aikainen Solulimassa/+ Estää solujen erilaistumista Osallistuu soluproliferaation säätelyyn/ solun proteiinien aktiviteetin muokkaukseen TGF-b:n signalointireitin vähentäminen EGFR:n reitin kierrätys E6 Aikainen Tumassa/+ Estää solujen erilaistumista Apoptoosin esto p53:n kautta Aiheuttaa oksidatiivisen stressin ja DNA-vauriota E7 Aikainen Tumassa/++ Lisää solunjakautumista ja viruksen replikaatiota sitoutuessaan prb:hen Lisää IL-18:n sitoutumista keratinosyyteissä, jonka seurauksena IFN-γ:n tuotanto lisääntyy Vasta-aine, korreloi paranevaan leesioon Soluvälitteinen immuniteetti Soluvälitteinen immuunivaste Vasta-aineet erityisesti suunielun infektioissa Suunielun alueella taudin etenemistä ennustava Soluvälitteinen immuunivaste Mahdollisesti taudin etenemistä ennustava 1768 HPV-tyypit on numeroitu niiden toteamisjärjestyksessä. HPV:t luokitellaan myös joko suuren tai pienen riskin HPV-tyyppeihin infektoituneen kudoksen kliinisen käyttäytymisen mukaan tai iho- ja limakalvotyypeiksi infektoituneen kohdekudoksen mukaan. Ensimmäiset karakterisoidut HPV-tyypit 1 4 löydettiin ihosyylistä. Ensimmäiset limakalvotyypit olivat HPV6, joka löydettiin genitaalialueen kondyloomasta, ja HPV11 kurkunpään papilloomasta. HPV16 on tärkein syöpää aiheuttava HPV-tyyppi. Kansainvälisen syöväntutkimuskeskuksen mukaan on riittävästi näyttöä siitä, että HPV16 on ihmisen biologinen karsinogeeni, joka aiheuttaa kohdunkaulasyövän lisäksi ulkosynnyttimien, emättimen, siittimen, peräaukon, suuontelon, suunielun ja nielurisan syöpiä (4). Kohdunkaulasyövän aiheuttajia ovat lisäksi myös HPV-tyypit 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58 ja 59 (4). Papilloomavirukset hyväksyttiin osaksi kansainvälistä virusluokitusta vasta vuonna 2004. HPV:n evoluutiopuu sisältää 16 sukua. Samaan sukuun kuuluvien viruslajien homologia L1-geenin suhteen on 60 70 %, ja niiden biologia on myös hyvin samankaltainen. Valtaosa limakalvoja infektoivista HPV-tyypeistä kuuluu alfasukuun (KUVA 3) (17). Beetasukuun kuuluvat HPV-tyypit infektoivat pääasiallisesti ihon epiteelisoluja. Uusimmat HPV-tyypit kuuluvat gammapapilloomaviruksiin, joita esiintyy sekä iholla ja erityisesti myös nenän ja suun limakalvoilla. HPV:n elinkaari HPV-infektion elinkaari liittyy epiteelin erilaistumiseen tavalla, mitä ei vieläkään täysin tunneta, minkä vuoksi virusta ei pystytä vilje S. Syrjänen ja J. Rautava
L1 L2 E5 KUVA 2. Ihmisen papilloomaviruksen rakenne. Papillooma virukset ovat pieniä, kaksisäikeisiä, rengasmaisia ja vaipattomia DNA-viruksia. Viruksen perimä muodostuu noin 8 000 emäsparista, ja vain toista DNA-säiettä luetaan. HPV:n perimässä on kahdeksan lukualuetta, joita kuusi koodaa aikaisia ja kaksi myöhäisiä (L) proteiineja (ks. TAULUKKO). Lisäksi perimässä on pitkä säätelyalue (LCR), johon sitoutuu useita isäntäsolun proteiineja mutta myös viruksen E2-proteiineja. LCR sijaitsee L1:n ja E6:n välissä. Uusimmat tutkimukset ovat osoittaneet, että monella HPV:llä on myös E8-lukukehys, joka on kohtalaisen hyvin karakterisoitu muun muassa naudan papilloomaviruksilla. E5-lukukehys puuttuu osalta ihoa infektoivista HPV-tyypeistä. Proteiinit L1 ja L2 muodostavat viruksen kuorikerroksen lemään. Nykykäsityksen mukaan viruspartikkeli voi infektoida vain epiteelin tyvisolun tai -soluja, jolloin ihon tai limakalvon pitää olla haavautunut. Virus tarttuu mahdollisesti tyvikalvoon hepariinisulfaatin ja laminiini 5:n sekä integriinien alfa-4 ja beeta-6 muodostaman kompleksin avulla. Solun pintakalvolla oleva proteaasi, furiini, pilkkoo L2-proteiinin, minkä seurauksena virus pääsee isäntäsoluun endosytoosin kautta. L2 kuljettaa myös viruksen perimän solulimasta tumaan, missä sen monistuminen käynnistyy. HPV-infektion elinkaari on esitetty KUVASSA 4. Koska L2-proteiinilla on keskeinen merkitys solun infektoitumisessa, seuraavan sukupolven profylaktiset HPV-rokotteet kohdistuvat L2-proteiiniin. L2-rokotteilla saadaan todennäköisesti myös laajempi kattavuus eri HPV-tyypeille kuin L1-proteiineihin perustuvilla rokotteilla (18). Tumassa virus voi olla episomaalisena tai integroituneena isäntäsolun perimään. Viruksen genomin replikaatio tapahtuu tumassa isäntäsolun tapaan. Infek tion alkuvaiheessa viruksen genomi monistuu noin 10 100 kopioksi solua kohden vain aikaisten geenien avulla. E1- ja E2-proteiinit käynnistävät virusreplikaation erilaistumattomassa epiteelisolussa. E1 ja E2 ovat DNA:han sekvenssispesifisesti sitoutuvia proteiineja. E1 sitoutuu viruksen perimässä olevaan replikaation aloituskohtaan ja toimii helikaasientsyyminä avaten viruksen perimän kaksoiskierrettä. Lisäksi se sitoo alueelle useita isäntäsolun proteiineja, joita tarvitaan viruksen perimän kopioimiseksi. E2 vahvistaa E1:n sitoutumista replikaation aloituskohdassa mutta tuo alueelle lisää myös muita replikaatiossa tarvittavia isäntäsolun proteiineja. E2 on tärkeä viruksen genomin säätelijä koko solunjakautumisen ajan. Se säätelee muun muassa E6- ja E7-geenien ilmentymistä. E6- ja E7-proteiinien avulla parabasaalikerroksen jakautuvat solut siirtyvät uudestaan DNAsynteesivaiheeseen ja epiteelin keskikerroksissa G2/M-vaiheeseen. Transgeeniset hiirimallit ovat osoittaneet, että E7-ja E6-geenin poisto erikseen tai yhdessä estää viruksen perimän monistumisen ja L1-proteiinin ilmaantumisen. Täten E6 ja E7 ovat keskeisiä erilaistuvassa epiteelissä tapahtuvalle virusreplikaatiolle. Sen sijaan E5-geenin poisto vähentää mutta ei täysin estä L1-proteiinin ilmaantumista, mutta vähentää parabasaalisolujen määrää (19). Vasta epiteelin pintakerroksen hilseilyssä infektiokykyiset viruspartikkelit vapautuvat ympäristöönsä (20). KUVA 5 esittää, miten E6- ja E7-proteiinit vaikuttavat solusyklin säätelyyn sen eri vaiheissa ja mahdollistavat solun jakautumisen ja viruksen perimän monistumisen. Valtaosa HPV-infektioista on ohimeneviä, ja ne paranevat itsestään. Infektion kroonistuessa riski viruksen aiheuttamille solumuutoksille kasvaa. HPV voi integroitua jo heti infektion alussa tai myöhemmin, jolloin E2-alue yleensä rikkoutuu ja johtaa syöpägeenien E6 ja E7 jatkuvaan luentaan. Näiden proteiinien jatkuva tuotto johtaa kontrolloimattomaan solunjakautumiseen ja infektoidun solun E6 HPV16 E4 E2 E7 E1 L2 L1 1769 HPV ja syöpä
KATSAUS Laji 10 Laji 11 RhPV1 44 55 PCPV1 58 33 52 16 35 31 Laji 9 1770 11 13 6 73 34 Laji 8 40 7 Alfapapilloomavirukset Laji 7 68 39 70 59 32 42 18 45 Laji 1 KUVA 3. Alfapapilloomavirusten jako 15 lajiin; HPV16 kuuluu lajiin 9, lajissa 7 on HPV18, ja lajissa 10 ovat HPV6 ja HPV11. Limakalvoja infektoivista viruksista 15 on suuren riskin ja 12 pienen riskin HPV-tyyppejä. 61 Laji 4 27 2a 57 3 28 10 29 Laji 5 82 51 26 30 53 56 66 Suuren riskin HPV-tyypit Laji 6 Pienen riskin HPV-tyypit kasvu etuun. E2-proteiinilla on neljä sitou tumis aluetta viruksen pitkässä säätelyalueessa (LCR). Näiden sitoutumisalueiden metylaatio voi johtaa myös episomaalisen viruksen jatkuvaan E6- ja E7-geenien luentaan. E2- proteiini (E2C) muodostaa fuusioproteiinin E8:n kanssa, mikä rajoittaa viruksen replikaatiota. Täten E2-proteiinin merkitys saattaa olla keskeinen sekä latentissa että kroonisissa HPV-infek tioissa. Latentin ja kroonisen HPVinfektion virologisia määritelmiä ei tunneta, minkä vuoksi HPV-tutkimuksissa löytyy erilaisia määritelmiä latentille ja krooniselle tai pysyvälle infektiolle. Ne perustuvat lähinnä HPV-DNA:n tai E6/E7-RNA:n osoittamiseen yksittäisessä tai seurantanäytteissä. KUVASSA 5 ja 6 esitetään, miten kroonisen HPV16-infektion seurauksena jatkuva E6- ja E7-ilmentymä johtaa infektoituneen epiteelin tyvisolun asteittaiseen muuttumiseen ensiksi immunologisesti tunnistamattomaksi, kuolemattomaksi ja myöhemmin perimältään epävakaasta solusta syöpäsoluksi (21). Ympäröivillä soluilla ja isännän immunologisella vasteella on keskeinen merkitys siihen, saavatko yksittäiset syöpäsolut kasvuedun muihin isäntäsoluihin nähden. Histologisissa kudosnäytteissä nähdään tässä vaiheessa atyyppisiä soluja, jotka johtavat vähitellen lievän, keski vaikean ja vaikean dysplasian kautta kohti invasiivis ta syöpää. Genitaalialueella tämä HPV:n aiheuttama taudinkulku oireettomasta infektiosta dysplasioiden kautta kohdunkaulasyöpään tunnetaan hyvin. Pään ja kaulan alueella sen sijaan vastaavien esiasteiden havaitseminen on hankalampaa, ja dysplastisten muutosten seurantatutkimuksia ei juuri ole lukuun ottamatta yksittäisiä suuontelon alueen tutkimuksia. Suuren riskin iho- ja limakalvotyypit eroavat toisistaan. Ihosyöpää aiheuttavina viruksina HPV5 ja HPV8 ovat monilta ominaisuuksiltaan erilaisia kuin limakalvon suuren riskin HPV-tyypit. Niiltä puuttuu esimerkiksi E5- lukukehys. HPV-infektion lisäksi taudin etiopatogeneesin kannalta keskeistä ovat myös kromosomissa 17 vierekkäin sijaitsevien EVER1 ja EVER2-geenien mutaatiot. Näiden geenien toimintaa ei täysin tunneta, mutta ne säätelevät muun muassa sinkin kuljetusta tumassa ja tätä kautta epäsuorasti viruksen replikoitumista. Poiketen limakalvotyypeistä E6 on todennäköisesti HPV5:n ja HPV8:n pääonkogeeni, vaikkakaan niiden E6-proteiini ei pysty hajottamaan p53-proteiinia. Tämä tapahtuu kuitenkin HPV5:een ja HPV8:aan liitetyn merkittävimmän vaaratekijän, ultraviolettivalon, avulla. UV-valo aktivoi normaalisti Bak-geenin, jonka seurauksena vaurioitunut solu menee apoptoosiin. HPV5:n E6 pystyy hajottamaan Bakproteiinin, jolloin apoptoosi estyy. Omiikka ja HPV Omiikka kattaa yleisnimenä tutkimustavat, joilla pyritään analysoimaan tutkimuskohteen kaikkia geneettisesti määräytyviä muuttujia samanaikaisesti. Tätä lähestymistapaa on hyödynnetty erityisesti pään ja kaulan alueen syöpien tutkimuksissa tavoitteena tunnistaa HPVpositiivisten ja -negatiivisten syöpien ominaiskuva (22, 23). Tämä lähestymistapa on tärkeä mahdollisten uusien hoitotapojen tunnistamiseksi. HPV-statukseen on liitetty seuraavien kromosomialueiden muutoksia: 3q, 5q, 7p, 16q, 18q, ja 20q. Myös geenimutaatiot PI3K, MAPK-reaktioteissä sekä tyrosiini kinaasireseptorien kautta välittyvissä signaalireittien geeneissä ovat HPV-syöville tyypillisiä. Epigeneettisissä tapahtumissa itse DNA:n S. Syrjänen ja J. Rautava
Kasvain L1,L2 E6,E7 E1,E2,E4 Kuolematon solu E6,E7 Tyvikalvo HPV infektoi tyvisolut angiogeneesin lisääntyminen lamina propriassa KUVA 4. Ihmisen papilloomaviruksen elinkaari epiteelissä ja sen geenien ilmentyminen suhteessa epiteelin erilaistumiseen. E6, E7-ekspressio lisääntyy solun muuttuessa kuolemattomaksi (punainen nuoli). tai RNA:n nukleotidisekvenssit pysyvät muuttumattomina, vaikkakin muutoksia tapahtuu geenien ilmentymässä. Muutokset ovat palautuvia, vaikka ne voivat myös periytyä. Epigeneettiset muutokset voivat tapahtua neljällä eri mekanismilla; DNA:n metylaation, histonimodifikaation, kromatiinin uudelleenmuokkauksen ja koodaamattoman RNA:n, kuten mikro-rna:n, säätelyn avulla (24, 25). HPVsyövissä epigeneettisesti vaimennettuja geenejä ovat muun muassa solusyklin säätelyyn liittyvät CDKN2A-, CCNA1-, JAK STATsignalointireitin geenit, esimerkiksi JAK3, STAT5A ja kadheriiniperheeseen kuuluvat CDH8-, CDH15-, PCDH8-10-geenit. Epigeneettiset muutokset kohdistuvat myös itse virukseen. HPV:n säätelyalueen hypermetylointi on yleinen syöpäkudoksen löydös (26, 27). HPV itsessään voi vaikuttaa myös solun metylaatioprofiiliin ja mirna-geeneihin, mikä vaikutus saattaa olla joko virustyypistä tai sen fysikaalisesta olomuodosta riippuvainen (episomaalinen tai integroitunut) (28, 29). Tarvitaanko HPV-diagnostiikkaa? HPV:n virologinen diagnostiikka on ongelmallista, koska akuutin, kroonisen ja latentin infektion virologisia määrityksiä ei tunneta ja koska HPV-infektio on yleinen ja valtaosa infek tioista paranee itsestään. HPV-serologialla ei toistaiseksi ole merkitystä diagnostiikassa. HPV-diagnostiikka on perustunut yleensä kudos- tai solunäytteissä nähtäviin tyypillisiin HPV:n aiheuttamiin solu- tai kudosmuutoksiin. Markkinoilla on yli 200 erilaista HPVtestiä, ja neljällä niistä on Yhdysvaltain lääkevalvontaviranomaisen (FDA) hyväksyntä. Myös HPV-DNA- tai -RNA-testauksessa on ongelmansa, koska HPV-tulos kertoo HPV-infektiosta vain otetussa kudoskohdassa tai näytteessä ja ainoastaan infektiosta näytteenottohetkellä. Lisäksi valtaosa testeistä tunnistaa parhaimmillaankin vain osan keskeisistä HPVtyypeistä, ja kattava tyyppispesifinen diagnostiikka on mahdollista tehdä vain osalla markkinoilla olevista HPV-testeistä. Eri HPV-tyyppien aiheuttamat samanaikaiset infektiot ovat myös mahdollisia, jolloin alhaisemman kopiomäärän HPV-tyyppi jää usein toteamatta. HPV-testinä käytetään myös p16 (CDKN2A) proteiinin osoittamista kudosnäytteissä, koska p16 ilmaantuu E2F-transkriptiotekijän vapauduttua E7:n sitoutuessa prb:hen (KUVA 5) (21). Viimeaikaiset tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että p16 ei ole luotettava menetelmä HPV:n osoittamiseksi varsinkaan pään ja kaulan alueen näytteissä. p16 ilmentyy myös muun muassa CDKN2A:n tai sykliini D1:n mutaatioiden, solun erilaistumisen tai ikääntymisen seurauksena. Pään ja kaulan alueen syöpien diagnostinen vastaavuus p16:n ja HPV:n välillä on parhain nielurisan syövissä mutta huononee seuraavas 1771 HPV ja syöpä
KATSAUS E7 DNA-vaurio Happivaje Soluvaurio G2/M tarkistuspiste Sykliini B + CDK1 Solun jakautuminen M Aikainen G0 Solun erilaistuminen tai vanheneminen E6 p53 Mitogeenistä riippuvainen p21 G2 p16 E6 Sykliini A + CDK1,2 p53 p21 Sykliini D + CDK4,6 G1 S Sykliini E + CDK2 Mitogeenistä riippumaton E2F RB Myöhäinen E2F E7 RB G1/S tarkistuspiste Aktiivinen P RB P P KUVA 5. Kroonisen HPV16-infektion aiheuttama jatkuva E6- ja E7-ilmentymä johtaa infektoituneen epiteelin tyvisolun muuttumiseen syöpäsoluksi. Proteiinit E6 ja E7 hyödyntävät transformaation eri vaiheissa isäntäsolun keskeisiä proteiineja. Esimerkiksi E6 sitoutuu p53:een (ihmisen perimän vartijaproteiini) aiheuttaen sen hajoamisen ja vastaavasti E7 sitoutuu retinoblastoomaproteiiniin (prb/rb), mikä sallii solun kontrolloimattoman jakautumisen. Tähän asteittaiseen syöpäsolun kehitysketjuun tarvitaan HPV:n lisäksi myös muita mitogeenejä tai karsinogeenejä. 1772 sa järjestyksessä: kielen tyven syöpä, suuontelon syöpä ja kurkunpään syöpä. HPV-positiivisilla pään ja kaulan alueen syöpää sairastavilla on parempi ennuste kuin HPV-negatiivisilla, minkä seurauksen HPV-diagnostiikka on tulossa rutiinidiagnostiikkaan myös tällä alueella (10). Mikäli HPV-diagnostiikka halutaan tehdä epäsuorasti immunohistokemiallisesti, sen tulisi perustua vähintään seuraaviin proteiineihin: p53, p16, sykliini D1 ja RB, joista ainoastaan p16 on voimakkaasti positiivinen HPV:n infektoimissa soluissa (yli 70 % soluista). Vaikkakaan HPV-serologialla ei ole ollut merkitystä HPV-diagnostiikassa, niin yllättäen seerumin HPV16-E6-vasta-aineet saattavat ennustaa riskiä saada suunielun syöpä. E6-vasta-aineet ennustavat myös parempaa hoito vastetta suunielun syöpien osalta, mutta eivät muiden pään ja kaulan alueen syöpien osalta (30). Sen sijaan HPV-vasta-aineilla ei ole ennusteellista arvoa kohdunkaulasyövän osalta. Lähes puolella HPV-positiivista kohdunkaulan syöpää sairastavista ei ole HPVvasta-aineita. S. Syrjänen ja J. Rautava
HPV-infektio p300/cbp Tyk2 IRF3 HATs p300, CBP p/caf, AMF-1 htert Mcm7 NFX1 E6 DLG, hscrib Magi1, MUPP1 PATj, RapCAP p53, Bax, Puma Bak, Fadd prokaspaasi 8 G1/S tarkisituspisteet solun jakautumisessa Sentrosomien lisääntyminen Tetraploidia/aneuploidia DNA:n korjaus normaali tyvisolu E7 KUVA 6. HPV16:n aikaisten geenien E6 ja E7 aiheuttamat asteit taiset muutokset solussa sen muuttuessa HPV:n infektoimasta solusta syöpäsoluksi. HPV16:n E6 ja E7 interaktoivat monien solun keskeisten proteiinien kanssa syöpäsolun kehittymisen eri vaiheissa. Rokotteet Immuunivasteen esto IRF1, IRF9 p48 IFN, TGF-β, TNF-α, IGF Kromatiinin muutokset Immortalisaatio Transformaatio Apoptoosin esto Genomin epävakaus Syöpäsolu HATs p300, CBP, p/caf HDAC Mi1B, HDAC1-3, BRAG1 prb, p107, p103 ESFs CKI, p21, p27 prb, p107 E2F2 CKIs, p27, p21 p53 NFkB htid, p600 G1/S tarkisituspisteet solun jakautumisessa Sentrosomien lisääntyminen Tetraploidia/aneuploidia Molempien DNA säikeiden vauriot Tällä hetkellä on saatavilla kaksi profylaktista HPV-rokotetta: bivalenttinen HPV16- ja HPV18-rokote, Cervarix, ja nelivalenttinen HPV6-, 11-, 16- ja 18-rokote Gardasil. Yhdek sänvalenttinen HPV-rokote (HPV6, 11, 16, 18, 31, 33, 45, 52, 58) on FDA:n hyväksymä ja saanee hyväksynnän myös Euroopassa tämän vuoden kuluessa. Molemmat rokotteet ovat tehokkaita genitaalialueen syövän esi aste muutosten ehkäisyssä. Koska rokotetuilla henkilöillä on voitu osoittaa HPV-spesifisiä vasta-aineita syljessä ja koska samat HPV-tyypit aiheuttavat myös pään ja kaulan alueen infektioita, on mahdollista, että HPV-rokotteilla voidaan ehkäistä myös tämän alueen HPV-infektiot. Valtaosa seuraavan sukupolven markkinoille tulevista rokotteista kohdistuu HPV:n L2- proteiiniin joko yksin tai yhdessä L1-proteiinin kanssa. Terapeuttiset eli hoidolliset HPVrokotteet syövän esiastemuutoksien ja syövän hoitamiseksi ovat vielä kehittelyn asteella. Terapeuttiset rokotteet voidaan ryhmitellä viiteen eri ryhmään: DNA-rokotteet, peptidi-, proteiini-, virusvektoripohjaiset ja dendriitti soluihin perustuva immunisaatio. Eläinkokeissa on saatu lupaavia tuloksia terapeuttisten rokotteiden yhteiskäytöstä sädehoidon yhtey dessä (31). Lopuksi HPV-infektio syövän aiheuttajana on haastava sen yleisyyden ja muuttuneen epidemiologian vuoksi. Sen aiheuttamat solutason tapahtumat infektoituneesta solusta transformaation kautta syöpäsoluksi ovat kohtalaisen hyvin tunnettuja. Sen sijaan tietämyksemme HPV:n kroonistumiseen johtavista vaaratekijöistä ja mekanismeista kudostasolla ovat vielä puutteellisia. HPV-infektion virologiset määritykset, viruksen viljely ja HPV:n aiheuttama immuunivaste ovat tutkimuksen keskiössä muodostettaessa kokonaisvaltaista kuvaa kaikista HPV:n aiheuttamista syövistä. Oleellisena osana tähän kuuluu diagnostiikka, kroonisen infektion esto ja eri alueilla olevien HPV-syöpien räätälöity hoito. STINA SYRJÄNEN, erikoishammaslääkäri, FDS RCSEd, professori JAANA RAUTAVA, dosentti, erikoishammaslääkäri, yliopisto-opettaja Turun yliopisto suupatologia ja TYKS, patologia SIDONNAISUUDET Kirjoittajilla ei ole sidonnaisuuksia 1773 HPV ja syöpä
KATSAUS KIRJALLISUUTTA 1. Zur Hausen H. The search for infectious causes of human cancers: where and why. Virology 2009;392:1 10. 2. Foresta C, Bertoldo A, Garolla A, ym. Human papillomavirus proteins are found in peripheral blood and semen Cd20+ and Cd56+ cells during HPV-16 semen infection. BMC Infect Dis 2013;13:593. 3. Uudet syöpätilastot 2013. Suomen Syöpä rekisteri 2015. http://www.cancer.fi/ syoparekisteri/. 4. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Biological agents. Volume 100 B. A review of human carcinogens. IARC Monogr Eval Carcinog Risks Hum 2012;100:1 441. 5. Chaturvedi AK, Anderson WF, Lortet-Tieulent J, ym. Worldwide trends in incidence rates for oral cavity and oropharyngeal cancers. J Clin Oncol 2013;31:4550 9. 6. Ndiaye C, Mena M, Alemany L, ym. HPV DNA, E6/E7 mrna, and p16ink4a detection in head and neck cancers: a systematic review and meta-analysis. Lancet Oncol 2014;15:1319 31. 7. Rautava J, Willberg J, Louvanto K, ym. Prevalence, genotype distribution and persistence of human papillomavirus in oral mucosa of women: a six-year follow-up study. PLoS One 2012;7:e42171. 8. Kero K, Rautava J, Syrjänen K, Willberg J, Grenman S, Syrjänen S. Smoking increases oral HPV persistence among men: 7-year follow-up study. Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2014;33:123 33. 9. Ang KK, Harris J, Wheeler R, ym. Human papillomavirus and survival of patients with oropharyngeal cancer. N Engl J Med 2010;363:24 35. 10. Rietbergen MM, Brakenhoff RH, Bloemena E, ym. Human papillomavirus detection and comorbidity: critical issues in selection of patients with oropharyngeal cancer for treatment De-escalation trials. Ann Oncol 2013;24:2740 5. 11. Huang SH, Perez-Ordonez B, Weinreb I, ym. Natural course of distant metastases following radiotherapy or chemoradiotherapy in HPV-related oropharyngeal cancer. Oral Oncol 2013;49:79 85. 12. Bleeker MC, Heideman DA, Snijders PJ, Horenblas S, Dillner J, Meijer CJ. Penile cancer: epidemiology, pathogenesis and prevention. World J Urol 2009;27:141 50. 13. Larke NL, Thomas SL, dos Santos Silva I, Weiss HA. Male circumcision and penile cancer: a systematic review and meta-analysis. Cancer Causes Control 2011; 22:1097 110. 14. De Vuyst H, Clifford GM, Nascimento MC, Madeleine MM, Franceschi S. Prevalence and type distribution of human papillomavirus in carcinoma and intraepithelial neoplasia of the vulva, vagina and anus: a meta-analysis. Int J Cancer 2009;124:1626 36. 15. Hardefeldt HA, Cox MR, Eslick GD. Association between human papillomavirus (HPV) and oesophageal squamous cell carcinoma: a meta-analysis. Epidemiol Infect 2014;142:1119 37. 16. Syrjänen K. Geographic origin is a significant determinant of human papillomavirus prevalence in oesophageal squamous cell carcinoma: systematic review and meta-analysis. Scand J Infect Dis 2013;45:1 18. 17. de Villiers EM. Cross-roads in the classification of papillomaviruses. Virology 2013;445:2 10. 18. Kwak K, Jiang R, Wang JW, Jagu S, Kimbauer R, Roden RB. Impact of inhibitors and L2 antibodies upon the infectivity of diverse alpha and beta human papillomavirus types. PLoS One 2014;9:e97232. 19. Straub E, Dreer M, Fertey J, Iftner T, Stubenrauch F. The viral E8^E2C repressor limits productive replication of human papillomavirus 16. J Virol 2014;88:937 47. 20. Doorbar J, Quint W, Banks L, ym. The biology and life-cycle of human papillomaviruses. Vaccine 2012;30(Suppl 5):F55 70. 21. Haedicke J, Iftner T. Human papillomaviruses and cancer. Radiother Oncol 2013; 108:397 402. 22. Sepiashvili L, Bruce JP, Huang SH, O Sullivan B, Liu FF, Kislinger T. Novel insights into head and neck cancer using next-generation omic technologies. Cancer Res 2015;75:480 6. 23. Lechner M, Fenton T, West J, ym. Identification and functional validation of HPVmediated hypermethylation in head and neck squamous cell carcinoma. Genome Med 2013;5:15. 24. You JS, Jones PA. Cancer genetics and epigenetics: two sides of the same coin? Cancer Cell 2012;22:9 20. 25. Weichenhan D, Plass C. The evolving epigenome. Hum Mol Genet 2013;22:R1 6. 26. Worsham MJ, Chen KM, Ghanem T, Stephen JK, Divine G. Epigenetic modulation of signal transduction pathways in HPVassociated HNSCC. Otolaryngol Head Neck Surg 2013;149:409 16. 27. Lleras RA, Smith RV, Adrien LR, ym. Unique DNA methylation loci distinguish anatomic site and HPV status in head and neck squamous cell carcinoma. Clin Cancer Res 2013;19:5444 55. 28. Hansel A, Steinbach D, Greinke C, ym. A promising DNA methylation signature for the triage of high-risk human papillomavirus DNA-positive women. PLoS One 2014;9:e91905. 29. van Kempen PM, Noorlag R, Braunius WW, Stegeman I, Willems SM, Grolman W. Differences in methylation profiles between HPV-positive and HPV-negative oropharynx squamous cell carcinoma: a systematic review. Epigenetics 2014;9:194 203. 30. Kreimer AR, Johansson M, Waterboer T, ym. Evaluation of human papillomavirus antibodies and risk of subsequent head and neck cancer. J Clin Oncol 2013;31: 2708 15. 31. Rosales R, Rosales C. Immune therapy for human papillomaviruses-related cancers. World J Clin Oncol 2014;5:1002 19. 32. Buck CB, Day PM, Trus BL. The papillomavirus major capsid protein L1. Virology 2013;445:169 74. 33. Wang JW, Roden RB. L2, the minor capsid protein of papillomavirus. Virology 2013;445:175 86. 34. Sunthamala N, Pientong C, Ohno T, ym. HPV16 E2 protein promotes innate immunity by modulating immunosuppressive status. Biochem Biophys Res Commun 2014;446:977 82. 35. Doorbar J. The E4 protein; structure, function and patterns of expression. Virology 2013;445:80 98. 36. Kotnik Halavaty K, Regan J, Mehta K, Laimins L. Human papillomavirus E5 oncoproteins bind the A4 endoplasmic reticulum protein to regulate proliferative ability upon differentiation. Virology 2014; 452-453:223 30. 37. DiMaio D, Petti LM. The E5 proteins. Virology 2013;445:99 114. 38. French D, Belleudi F, Mauro MW, ym. Expression of HPV16 E5 down-modulates the TGFbeta signaling pathway. Mol Cancer 2013;12:38. 39. Williams VM, Filippova M, Filippov V, Payne KJ, Duerksen-Hughes P. Human papillomavirus type 16 E6* induces oxidative stress and DNA damage. J Virol 2014; 88:6751 61. 40. Richards KH, Doble R, Wasson CW, ym. Human papillomavirus E7 oncoprotein increases production of the anti-inflammatory interleukin-18 binding protein in keratinocytes. J Virol 2014;88:4173 9. Summary HPV and cancer Almost all acquire a genital HPV infection at some point in their life. Oral infections are also common. The majority of the infections are asymptomatic and get cleared, spontaneously. There are 180 HPV genotypes, of which HPV16 is the main cause of cervical cancer in addition to other carcinomas. HPV related oropharyngeal cancer incidence has almost tripled in the last 30 years in Finland. Of the eight genes of HPV, E6 and E7 are the most important oncogenes. HPV vaccinations have been effective in reducing female genital and anal dysplastic lesions, but their effectiveness on head and neck infections requires further research. 1774 S. Syrjänen ja J. Rautava