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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 40(6); 1997 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 1997;40(6): 835-841.
Role of p53, Ras p21 and HPV Type 16, 18 on Malignant Transformaton in Inverted Papilloma of Nose and Paranasal Sinus.
Jae Yong Byun, Joong Saeng Cho, Bong Jae Lee, Jeong Gweon Lee, Sang Seung shin, Howe Yong Ahn
1Department of Otolaryngology, College of Medicine, Kyung Hee University, Seoul, Korea.
2Department of Otolaryngology, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine, Seoul, Korea.
3Department of Otolaryngology, College of Medicine, Yonsei University, Seoul, Korea.
악성변화를 보인 비강 및 부비동의 반전성유두종에서 p53, Ras p21, HPV 16, 18형의 표현양상에 관한 연구
변재용1 · 조중생1 · 이봉재2 · 이정권3 · 신상승1 · 안회영1
경희대학교 의과대학 이비인후과학교실1;울산대학교 의과대학 서울중앙병원 이비인후과학교실2;연세대학교 의과대학 이비인후과학교실3;
ABSTRACT
Mutation in p53 and p21 genes is the most common specific genetic change found in human cancers and has been investigated in a great number of neoplastic lesion. There have been some reports dealing with relationship between human papillomavirus(HPV) and papilloma associated carcinoma. But the roles of p53, ras oncoprotein and HPV have not been fully described in malignant transformation of inverted papilloma. The aim of this study was to demonstrate the mutated oncogenes immunohistochemically and evaluate relationship between expression of the oncogenes and HPV. The materials compromised 13 cases of the inverted papilloma and 6 cases associated with carcinoma. Immunohistochemical staining for p53 and ras oncogene was performed and molecular study of HPV DNA type16 and 18 was also performed with PCR on the paraffin embedded material. The carcinomatous and dysplastic areas were diffusely positive for p53 in 5 of 6 cases associated with carcinoma, whereas control group was negative for p53. And p21 immunohistochemical staining was diffusly positive in both group. A HPV DNA type 16 was negative, but type 18 was positive in 2 cases associated with carcinoma. The results indicated that p53 and HPV type 18 may be involved in pathogenesis of malignant transformation in inverted papilloma.
Keywords: Malignant changed sinonasal inverted papillomap53Ras p21Human papilloma virus
서론 비내 반전성 유두종은 비강과 부비동의 점막을 침범하는 드문 양성종양으로 술후 높은 재발율을 보이며 약 5∼15% 정도의 동반이 보고되는 편평상피세포암과 연관성이 알려져 있다.1) 또 본 질환이 악성종양과 동반될 경우 반전성 유두종에서 발생하였는지 혹은 반전성 유두종과 관계없이 동시에 발생하였는지는 아직까지 논란의 대상이 되고 있고 반전성 유두종에서의 악성종양의 발생기전에 대하여는 아직 연구된 바 없다.2) 최근 여러 종양유전자의 단백표현양상을 분자생물학적으로 연구하여 종양에 대한 악성도나 생물학적 특성을 알기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는데 이러한 종양유전자 중 하나가 p53 유전자이다. 이는 17번 염색체의 단완(17p13)에 위치하고 세포주기의 조절에 관여하며 세포의 증식과 변형을 억제하는 종양억제 유전자(tumor suppressor gene)로 알려져 있다.3) 또 이 유전자의 산물인 p53 단백은 53kD의 분자량을 갖는 핵인단백물질로써 세포핵내에 존재하며 정상에서는 발견되지 않으나 대장암, 폐암, 유방암 등 다수의 암에서 흔히 발견되는 것으로 알려져 있고 최근 두경부 암종과의 관련성에 대하여 활발한 연구가 진행중이다.4)5) ras 유전자 역시 인간에게서 발생하는 암종으로의 돌연변이를 제공하는 유전자 가계의 하나로 H-ras, K-ras, N-ras로 구성되며 각각 p21ras로 명명되는 분자량 21KD의 단백질을 형성하고 비활성화 될 경우 종양형성에 관계하는 것으로 알려져 있다.6)7)8) 최근 p21 산물에 대해 면역학적 반응을 하는 단클론 항원의 이용이 가능해짐에 따라 많은 연구가 진행중이며 대장암과 방광암에서의 유의성은 이미 증명된 상태이다. 아울러 최근 비내 유두종에서 인간 유두종 바이러스(HPV)의 역할이 관심의 촛점이 되고 있는데 HPV 6형14), 11형9)10), 16형9)10), 18형10)은 비내 반전성 유두종에서 이미 발견 되었고. 그중에서도 16형과 18형은 자궁경부의 고도의 이형성증이나 침습성 암종과 관련성에 대해 보고되고 있다. 이에 저자들은 악성 변화를 보인 비내 반전성 유두종을 대상으로 악성 변화의 기전에 종양 유전자인 p53과 p21ras, 및 HPV 16형과 18형의 역할과 이들 상호간의 관련성을 알아보고자 본 연구를 시행하였다. 대상 및 방법 1. 재료 비내 반전성 유두종중 병리조직학적으로 편평상피세포암을 동반한 비내 반전성 유두종으로 확진된 조직을 경희대학교 의과대학 이비인후과학교실에서 경험한 2례, 울산대학교 의과대학 이비인후과학교실에서 2례, 연세대학교 의과대학 이비인후과학교실에서 2례씩 총6례를 대상으로 하였고 이의 대조군으로 악성변화를 동반하지 않은 비내 반전성 유두종을 p53 면역조직 검사는 13례, p21 면역조직화학 검사에서는 6례를 대상으로 하였다. 2. 방법 1) p53 면역조직화학 검사 10% 포르말린에 고정 후 파라핀에 포매되어 보관된 조직을 5μm의 절편으로 잘라 한 절편은 hematoxyline-eosin염색을 하여 병리과 전문의가 편평상피세포암과 반전성 유두종조직을 확인하였고 다른 절편은 poly-L-lysin 등으로 처리한 슬라이드에 부착 후 56℃ 보온기에서 30분간 항온 처리하고 Xylene으로 5분간 2회 탈파라핀화한 후 100% 에칠알코올로 2회, 95%, 85%로 각각 5분간 처리 후 증류수로 함수시켰다. 그후 citric acid buffer에서 microwave로 5분간 고열 처리하였다. 내인성 과산화효소의 활성을 억제시키기 위해 3% 과산화수소로 5분간 처리 후 phosphate-buffered saline(PBS, pH 7.4)으로 2회 세척하여 전처치하고 일차 및 이차 항체의 비특이적 결합을 방지하기 위하여 정상 혈청으로 5분간 처리하여 전처치를 한 후 1:50으로 희석된 1차 항체(Do-7 Novocastra Lab., Ltd)로 처리한 후 실온의 습한 용기에서 1시간 반응시켰다. Biotin과 결합된 2차 항체(Labelled streptoavidine biotin Kit, Peroxidase System 40, K680, DAKO Corp.)를 가하고 10분간 반응 후 PBS로 5분간 2회 세척하였다. Streptoavidin-horseradish peroxidase를 가하고 10분간 반응시켜 PBS로 5분간 2회 세척한 다음 DAB(3,3’-diaminobenzidine tetrahydrochloride)로 5분간 반응시켜 발색시킨 후 hematoxylin으로 15초간 대조 염색하였다. 2) p21ras 면역조직화학 검사 편평상피세포암을 동반한 비내 반전성 유두종 6례와 대조군 6례를 대상으로 p53 면역조직화학 검사와 같은 avidin-biotin-peroxidase complex방법을 사용하였고 1차항체로는 DAKO사의 ras specific mouse antihuman immunoglobulin G(M0637, clone NCC-ras-001)를 1:50으로 희석하여 반웅 시켰다. 3) 염색결과 판정 광학 현미경을 이용하여 병리과 전문의가 판독하였고 염색의 타당성은 양성대조군으로 본원 병리과에 보관된 대장암 조직을 이용하여 확인하였다. p53 면역조직 염색의 경우는 염색 강도의 차이에 관계없이 종양세포의 핵이 갈색으로 염색되는 경우를 양성으로 판독하였고, p21 면역조직화학 염색의 경우는 세포내 세포질에 갈색으로 염색되는 경우를 양성으로 판독하였다. 양 검사 모두 염색의 강도는 염색된 종양세포 수/전 종양세포의 수에 따라 1+(0∼25%), 2+(25∼50%), 3+(50∼75%), 4+(75∼100%)로 분류하여 비교하였다.12) 4) 인간유두종 바이러스 중합효소 반응 편평상피세포암을 동반한 비내 반전성 유두조직 6례를 대상으로 매우 적은 양의 바이러스 유전자를 검출하기 위하여 중합효소 반응(PCR)을 이용하여 바이러스의 typing을 하였다. 파라핀 포매조직 절편의 편평상피세포암 부위에서 microdissection법을 이용하여 조직을 얻고 이를 55℃의 10μm TRIS-8, 100ug/ml proteinase K, and 1% laureth-12를 함유한 50μl의 tissue extraction buffer로 2시간 동안 처리한 후 30분간 10,000RPM으로 원심분리하여 상층부를 채취하고 이를 다시 새 시험관에 넣은 후 다시 이 과정을 3회 반복하여 500ng의 DNA를 얻었다. 이 DNA를 primer, Taq polymerase와 혼합한 후 PCR을 35회 반복하여 DNA를 증폭 하였다.(denaturation, in 92℃, 1min, annealing in 50℃, 40sec, polymerization in 72℃, 1min) 정확도를 높이기 위하여 이 추출물로 다시 Nest PCR을 시행하였고 마지막으로 전기영동을 시행하여 판정하였다(2% agarose gell in 110 volt, 0.5×TBE, 1hour). 이때 사용한 primer는 HPV 16은 225 bp에서 HPV 18은 291 bp에서 증폭되도록 고안되었으며 HPV type 16이 16 1:5'-TCGATGTATGTCTTGTTGCAG와 16 2:5'-GGTTACAATATTGTAATGGGC이었고 HPV type 18이 18 1:5'-CAACATAGCTGGGCACTAT AGA와 18 2:5'-ACATACACAACATTGTGTGACG였다. 결과 1. p53 단백의 양성 표현율 p53의 양성 반응은 세포의 핵이 갈색으로 염색되는 양상으로 나타났고 악성변화를 동반한 부위에서 특이적으로 염색되어 주위의 양성부위와 확연한 차이를 나타내었다(Fig. 1). 이와 같이 p53 단백의 면역조직화학 염색에 양성으로 염색된 것은 악성변화를 동반한 조직 6례중 5례(83.3%) 였고 대조군 13례에서는 전례에서 음성으로 나타났다(Table 1). 2. p21 단백의 양성 표현율 p21 단백의 면역조직화학 염색의 양성 반응은 세포질에 갈색으로 염색되는 양상으로 발현되는 것으로 알려져 있으나 본 연구에서는 악성세포에서 강하게 염색되었으나 양성세포 및 세포간질에도 염색되는 비특이적인 양상으로 나타났다(Fig. 2). p21 단백의 면역조직화학 염색은 악성변화를 동반한 조직 전례에서 양성 반응을 보였고 대조군 6례의 경우는 약하게 염색되는 양상을 보이기는 했으나 역시 5례에서 양성반응을 보여 양 군간의 유의한 차이는 없었다(Table 1). 3. HPV 16, 18형의 중합효소 반응 결과 악성변화를 동반한 조직 6례중 2례에서 18형이 291 base pair에서 관찰되었다. 16형은 전례에서 발견되지 않았다(Fig. 3). 4. HPV 18형과 p53 염색 강도와의 상관 관계 p53 단백의 면역조직화학 염색의 결과에 따른 상관관계는 없었다(Table 2). 고찰 비강및 부비동에 드물게 발생하는 반전성 유두종은 유두종의 하나로 편평상피세포의 유두종 형성을 보이고 기질내로 반전하는 종양으로 재발하는 경향이 많고 주위 조직으로의 침범과 드물게는 악성종양으로의 변화도 보고되고 있다.1)2)13)14) 반전성 유두종과 악성변화와의 동반 빈도는 적게는 2%13)부터 많게는 50%14)까지 보고되고 있지만 대부분 5∼15%정도의 동반율을 보고하고 있고 대부분이 편평상피세포암이 발생하는 것으로 알려져 있다. 하지만 악성변화의 발생기전에 대해서는 확실히 규명되지 않았고 과거 연구에서 악성종양으로의 변화가 알려진 이형성 세포 및 비정형세포로 이루어진 변형대를 동반한 것으로 미루어 비내 반전성 유두종에서 악성 변화가 이루어졌을 것으로 추측됨이 보고된 바 있다.2) 최근 분자유전학의 발전에 따라 특정질환의 원인이 되는 단백질을 분자 수준에서 특성을 규명하고 발현정도를 연구하여 각종 질환의 진단 및 생리현상을 알아보는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 연구에 따르면 암 발생은 여러 단계를 거칠 것으로 추정되며 정상세포가 암세포로 진행되는 과정에는 유전자의 변이가 관계할 것으로 생각되고15) 이러한 유전자의 변이중 하나가 p53과 ras oncogene이다. p53 유전자는 제 17번 염색체의 단완에 위치하는 암억제유전자로 이 유전자의 단백산물인 p53 단백은 53-kD의 분자량을 갖는 핵인단백으로써 세포의 핵내에 위치하는데 정상형(wild type) p53단백은 농도가 낮고 반감기가 매우 짧아서 정상세포에서는 축적되지 않는다.16) 이 정상형 p53단백은 thymidine이 DNA로 결합하는 것을 방해하여 DNA의 복제를 억제하기 때문에 세포주기 조절에 관여한다고 생각되고 있으며16)17) 이 때문에 p53 유전자가 암억제 유전자의 기능이 있다고 생각하고 있다.3) 하지만 변이형(mutant type) p53 단백은 정상형 p53 단백과 결합하여 그 기능을 불활성화시켜 세포의 변이를 촉진하는 것으로 생각되며 정상형 p53 단백보다 매우 긴 반감기를 갖게되고17) SV40 거대 T항체나 adenovirus type 5의 E1B 등의 단백과 결합하여 대사적으로 안정된 단백복합체를 형성하여 정상보다 100배 정도 많은 양이 존재하게 되므로 면역조직화학 염색으로 변이형 p53 단백을 확인할 수 있다. 현재 여러 암에서 p53유전자의 발현이 보고되고 있고 최근 두경부 암에서의 연구가 활발히 진행되고 있으며4)5) p53 유전자를 배양하여 직접 암환자의 신체에 투여하여 암을 치료하는 항암제 개발의 단계까지 와있다. 하지만 비강 및 부비동 종양에서의 연구는 아직 보고가 없는 실정이다. 저자들이 비내 반전성 유두종 13례와 편평상피세포암을 동반한 6례를 대상으로 p53 면역조직화학 염색을 시행한 결과 편평상피세포암을 동반한 6례중 5례에서 암종부위와 재발 및 악성변화와 관계있는 것으로 알려진 이형성 세포 및 무정형 세포로 이루어진 이행대 부위에서 중양성 이상의 발현을 관찰하였으나 대조적으로 양성 반전성 유두종 13례에서는 전례에서 음성의 결과를 얻어 p53의 발현이 편평상피 세포암으로의 변환에 유의한 역할을 함을 알 수 있었고 아울러 예후 추정인자로의 이용 가능성이 있을 것으로 사료되었다. Ras 암유전자는 H-ras, K-rasA,B, N-ras의 3가지로 이루어져 있고 이중 H-ras, K-rasA, N-ras는 189개의 아미노산으로 구성되며 K-rasB는 188개의 아미노산으로 구성되어진다. 이들은 서로 높은 homology를 갖고있지만 C-terminal의 마지막 24개의 아미노산은 서로 상이하고 조직별 발현율도 서로 다르게 보고되고 있다. Ras 암유전자의 산물인 Ras 단백은 GTP와 결합하여 GTP’ase의 성질을 갖는 분자량 21KD의 단백질로써 p21로 명명되고 세포의 증식, 성장 및 분화와 같은 정상적인 세포기능의 조절에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.6)18) 그기전으로는 EGF, PDGF 등의 성장인자가 자신의 특이 수용체와 결합하면 수용체 자신 또는 세포질내의 trypsin kinase의 활성화에 의해 불활성화된 ras가 활성화되고 세포내로 신호를 전달하는 것으로 생각되어진다.7)8)18) Ras 유전자에 변이가 생기면 종양원성 Ras 단백질로 바뀌게 되는데 그중 12, 13, 61번의 위치에서 변이가 발생하면 종양원성으로 바뀐다.7) ras 유전자의 변이는 여러 종류의 암에서 발견되고 암의 종류에 따라 발현율에는 차이가 있는 것으로 알려져 있다.8)12) ras 유전자의 변이를 검출 방법으로는 단클론성항체를 사용한 면역조직화학 염색이나 ELISA, Immunoblotting, In situ hybridization 등의 방법이 이용되고 있다. 하지만 면역조직화학 염색방법은 여러 암종을 대상으로 여러 단클론항체를 이용하여 시행되어 왔지만 저자들마다 검사의 방법이나 단클론항체의 암종에 대한 특이성, 단클론항체의 희석 정도 등의 차이에 따라 서로 다른 검사결과를 보여, 면역조직화학 염색을 이용한 검사범의 이용에 문제가 있음을 보고하고 있다. 특히 Rodenburg 등은 진행된 난소 암종을 대상으로 여러 농도로 희석한 단클론 항체를 이용하여 검사를 시행했지만 높은 위양성결과를 얻었음을 보고하고 있다.12) 저자들의 경우 두경부암 등에서 이미 높은 특이성이 보고된 바 있는 DAKO사의 ras-specific anti-mouse human immunoglobulinG(M0637, clone NCC-ras-001)를 이용하여 1:50으로 희석하여 검사를 시행하였으나 정상세포에서도 염색되는 양상을 보여 유의한 결과는 얻지 못하였고 앞으로 여러 비율의 희석농도와 다른 단클론항체를 이용한 보다 체계적인 연구가 필요할 것으로 사료되었다. 인간 유두종 바이러스의 여러 인간 암종에서의 연관성은 여러 연구에서 이미 제기되어왔고 특히 자궁경부암등 산부인과 영역에서의 연구가 활발하다. 인간 유두종 바이러스는 약8000개의 염기를 갖는 DNA바이러스로 현재까지 60종 이상의 형이 발견되었고 30종이상이 피부질환이나 점막의 이상과 관련이 있는 것으로 보고되고 있다. 반전성 유두종의 발생 원인 중 하나로 바이러스에 의한 가능성, 특히 인간유두종바이러스에 의한 발생이 몇 몇에 의해 제기되었으나 전자현미경을 이용하거나 면역조직화학 검사를 통한 바이러스 입자나 바이러스 항원을 검출하는 것은 대부분에서 실패하였다. 인간 유두종 바이러스 검출방법은 조직학적 또는 면역화학적 방법 이외에 southern blotting이나 hybridization방법이 이용되고 최근 보다 민감한 방법인 중합효소반응(PCR)도 사용되어지고 있다. 이 중 중합효소반응은 각 형에 특이한 검출이 가능하고 많은 양의 검체를 필요로 하지 않고 심지어는 파라핀 포매조직으로도 검출이 가능한 매우 유용한 방법이라 할 수 있다. Haskins19)등은 비내 반전성 유두종을 대상으로 인간 유두종 바이러스를 검사한 결과 비내 반전성 유두종 조직 29례중 6형을 2례에서, 11형을 5례에서 검출하였으나 16형과 18형은 검출되지 않았으며 반전성 유두종과 무관한 편평상피세포암 24례중 1례에서 18형을 검출하였음을 보고하였고 Furuta20)등은 PCR을 이용한 검사로 반전성 유두종에서 편평상피세포암으로 변환한 2례중 1례와 반전성 유두종과 편평상피세포암을 동반한 5례중 1례에서 16형이 발견됨을 보고하고 있다. 저자들은 편평상피세포암을 동반한 6례를 대상으로 PCR을 이용하여 악성종양과의 관련성이 알려진 인간 유두종 바이러스 16형과 18형만을 검사하였고 나머지형들은 제외하였다. 저자들의 경우 총6례중 2례에서 18형을 발견하였고(33.3%) 16형은 발견하지 못하여 상대적으로 18형의 검출이 높았는데 이는 지역적인 영향과 실험방법상 Furuta등의 경우는 유두종부위에서 검사를 하였고 저자들의 경우는 편평상피세포암 부위와 이행대부위를 선택적으로 micrdissection법을 이용하여 검사하였는데 부위에 따른 차이가 있을 것으로 사료되며 향후보다 많은 예의 체계적인 연구가 필요할 것으로 생각된다. 결론 저자들은 비내 반전성 유두종과 편평상피세포암을 동반한 조직을 대상으로 p53과 p21 면역조직화학 염색 및 HPV 16형과 18형의 중합효소 반응을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. p53 면역조직화학 검사는 편평상피세포암을 동반한 비내반전성 유두종에서 대조군과 비교하여 의미있게 발현하였고(p<0.001), HPV 16과 18형의 중합효소 반응에서는 18형이 6례중 2례에서 발현되었다. 이상으로 비내 반전성 유두종에서 편평상피세포암이 동반될 경우 p53 유전자의 변이와 HPV 18형의 감염이 관계할 것으로 생각되어지며 추후 p53 유전자의 변이와 HPV 18형과의 관련성에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다. p21 면역조직화학검사에서는 비특이적으로 발현되는 양상을 보여 편평상피세포암을 동반한 경우와 양성 반전성 유두종 경우에 차이를 발견하지 못하였다.
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