인유두종바이러스

인유두종바이러스(Human papilloma virus: HPV)는 동물의 피부나 피하를 통해 감염되는 바이러스로 일부의 경우 인간에게 유두종을 유발한다. 몇몇 바이러스는 자궁경부암, 고환암의 원인이 되며 이와 같은 유형은 고위험군으로 분류된다.

사마귀에서 분리되어 몰리브덴산암모늄에 의해 음성 염색된 인유두종바이러스. 인유두종바이러스는 손, 발, 성기, 점막의 사마귀의 주된 원인이며, 피부암과 자궁경부암의 원인이 되기도 한다. (출처: GettyimagesKorea)

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HPV는 Papillomaviridae 과에 속하는 바이러스이다.

HPV는 직경이 50-55nm의 정이십면체로 DNA 유전체가 L1, L2 두 개의 구조 단백질로 구성된 오량체의 캡시드 단백질에 둘러싸인 구조이다.

HPV는 약 8kb의 이중가닥 원형 DNA (dsDNA)를 유전체로 갖고 있는 작은 바이러스이다. 현재까지 바이러스 캡시드 단백질인 L1의 염기서열 차이에 따라 약 120개 이상의 유전자형이 존재하는 것으로 알려져 있다. 대부분의 유전자형은 작은 상처를 통해 피부상피세포에 감염된 뒤 피부사마귀를 유발한다. 하지만 대략 40개의 유전자형은 점막 상피세포를 감염시키며 자궁경부암과의 연관관계에 따라 고위험군과 저위험군으로 구분된다. 6형, 11형과 같은 저위험군은 양성 또는 저등급 자궁경부 병변, 성기 사마귀 및 후두유두종을 유발한다. 16형, 18형과 같은 고위험군은 저등급 자궁경부 병변뿐만 아니라 자궁경부암의 전구체인 고등급 자궁경부 병변 및 항문생식기암을 유발한다. 99%의 자궁경부암에서 고위험군의 HPV 유전자형이 검출되며, 이 중 16형이 50%를 차지하고, 16형과 18형이 70%의 자궁경부암과 연관되어 있다.

HPV는 초기 유전자 산물인 E1~7 단백질과 후기 유전자 산물인 캡시드 단백질인 L1과 L2을 통해 바이러스의 전사와 복제, 숙주와의 작용에 관여하는데, 이 중 E6와 E7은 세포를 불멸화시켜 종양 유발에 관여하는 것으로 알려져 있다. E7 단백질은 종양억제 단백질인 pRb와 p21을 불활화시켜 휴지기(G1기)의 세포를 S기로 진입시키는 역할을 한다. pRb는 전사인자인 E2F와 결합하여 E2F 활성화에 따라 세포 주기가 S기로 넘어가는 것을 저해한다. 하지만 E7 단백 질이 pRb와 결합하면 pRb와 E2F의 분리를 유도하여 세포 주기를 활성화한다. 또한 E7 단백질에 의해 비정상적으로 활성화된 세포 주기는 p53이라는 종양억제 단백질을 활성화시키는데, 활성화된 p53은 p21/Bax를 활성화시키고 세포사멸(apoptosis)을 유도하여 세포 주기가 활성화되는 것을 억제한다. HPV E6 단백질은 ubiquitin E3 ligase인 E6AP와 결합하여 p53의 분해를 유도하며, 이를 통해 세포사멸 없이 세포 주기가 활성화되도록 한다.

HPV 감염은 전 세계적으로 발생하고 있으며, 감염자와 성행위를 포함한 직접적인 접촉을 통해 전염된다. 성행위를 제외한 접촉을 통해서도 전염이 가능하나 이러한 경우는 매우 드물다. 우리나라의 경우 2011년 518명의 환자를 대상으로 연구한 결과, 전체 HPV 감염유병률은 17.6%로 나타났다. 이를 유전자형별 유병률로 분석하였을 때, 고위험 유전자형은 HPV-18 (2.3%), HPV-16 (2.1%)로 나타났고, 저위험 유전자형은 HPV-6 (0.2%), HPV-11 (0%)로 나타났다.

HPV는 성행위를 포함한 직접적인 접촉을 통해 감염된 사람으로부터 전염된다. HPV의 감염은 기저부 상피세포에서 일어나며, 감염율은 높지만 대다수의 경우 무증상이거나 임상적 질환을 유발하지 않고 자연치유되는 경우가 많다. 하지만 소수의 경우 지속적인 감염이 일어나고 이로 인해 자궁경부암으로의 진행 위험도가 증가한다. 지속적인 생식기 감염의 가장 큰 문제점은 자궁경부 상피내 종양 [cervical intraepithelial neoplasic (CIN)] 유발이다. HPV 감염 후 수년 뒤에 저등급의 자궁경부 상피내 종양(CIN1)이 발생할 수 있으나 자연치유될 수 있다. 하지만 지속적인 HPV 감염은 고등급의 자궁경부 상피내 종양 (CIN2 또는 CIN3)을 유발할 수 있고, 이로 인해 자궁경부암으로 진행될 수 있다. 자궁경부암 이외의 HPV 감염에 의한 주요 임상 징후로는 항문생식기사마귀, 항문암, 생식기암 및 구강인두암 등이 있다.

인유두종바이러스 감염에 의한 심상성사마귀 (출처: GettyimagesKorea)

HPV의 감염은 PCR을 이용하여 임상시료로부터 HPV의 DNA를 검출하여 진단한다. 또한 자궁경부 세포진 검사(PAP smear)를 이용하여 이상 형태의 자궁경부 세포를 관찰함으로써 자궁경부암의 유무 및 진행을 검사할 수 있다. HPV 감염은 콘돔의 사용만으로는 완벽히 예방되지 못하며, HPV에 대한 적절한 치료제나 방법은 현재까지 없다. 하지만 주요 유전자형에 대한 백신은 개발되어 접종이 가능하다. GSK (GlaxoSmithKline)사의 2가 백신인 Cervarix는 만 9세에서 25세 사이의 여성들을 대상으로 고위험군인 16형과 18형에 대한 감염으로부터 보호하고, Merck사의 4가 백신인 Gardasil은 고위험군인 16 형과 18형뿐만 아니라 저위험군인 6형과 11형에 대한 면역력을 제공해 주며 만 9세에서 26세 사이의 남성과 여성에게 접종이 가능하다. 최근에는 Merck사에서 6, 11, 16, 18, 31, 33, 45, 52 및 58형에 대한 감염으로부터 보호하는 9가 백신인 Gardasil 9이 개발되었다. HPV 백신은 여러 유전자형의 L1 단백질을 효모에서 발현시킨 뒤 효모의 파쇄 시에 생성되는 virus-like particle (VLP)을 정제하여 사용한다.

이찬희/충북대학교, 송윤재/가천대학교

이충호/동국대학교

[1]. Centers for Disease Control and Prevention. Genital HPV infection-Fact Sheet.

[2] P. M. Howley, J. T. Schiller and D. R. Lowy, "Papillomaviruses: Replication", in Fields Virology, D.M. Knipe, P.M. Howley et al., Eds., pp.1662-1703, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, PA, USA, 6^th edition, 2013.