암 유전체 정보기반 맞춤의학을 위한 한국인에 적합한 위암 유전자 패널의 개발 및 새로운 위암의 분류체계 구축 Development of Molecular Stratification Panel for Gastric Cancer using Next Generation Sequencing Technology원문보기
연구의 목적 및 내용 연구자는 환자 유래 위암 조직을 이용하여 선행연구에서 whole genome sequencing으로 발견된 위암특이 변이 유전자돌연변이를 차세대 염기서열법 (NGS)를 이용한 포괄적 cancer panel을 구축하여 임상에 적용하고 여기에서 얻어진 유전자 프로화일을 통해 위암의 진단 및 치료, 예후 예측에 적합한 분자유전학적 분류체계를 확립하고 향후 치료 표적 마커 및 진단기술 개발에 기여하는 것을 목적으로 하였다. 또한 Microsatellite instability 여부, Methylation stat
연구의 목적 및 내용 연구자는 환자 유래 위암 조직을 이용하여 선행연구에서 whole genome sequencing으로 발견된 위암특이 변이 유전자돌연변이를 차세대 염기서열법 (NGS)를 이용한 포괄적 cancer panel을 구축하여 임상에 적용하고 여기에서 얻어진 유전자 프로화일을 통해 위암의 진단 및 치료, 예후 예측에 적합한 분자유전학적 분류체계를 확립하고 향후 치료 표적 마커 및 진단기술 개발에 기여하는 것을 목적으로 하였다. 또한 Microsatellite instability 여부, Methylation status, EBV 또는 H. pylori 감염여부를 바탕으로 분류하고 targeted NGS로 driver mutation을 찾고 copy number variation study도 병행하여 complete molecular panel구성을 실현 하고자 하였다. 먼저 2014년 6월에 발표된 위암 whole genome sequencing의 결과와 기존에 본 연구팀이 시판되고 있는 Comprehensive Cancer Panel에서 얻어진 결과를 바탕으로 우리나라에서 높은 빈도로 찾아지는 driver 유전자를 선택하여 NGS패널을 개발하고 NGS 패널구성이 완료되면 일부 확보하고 있는 위암 DNA를 사용하여 최적의 조건을 설정하였다. 현재 본 연구진이 보유하고 있는 gastric cancer tissue와 normal tissue에서 DNA를 추출하고 각각의 위암조직의 Microsatelite instability (MSI), EBV 및 H. pylori 감염여부, 조직학적 특성을 바탕으로 profiling을 시행하였다.
연구결과 · 문헌고찰과 최신 database를 적용하여 총 43개의 표적유전자를 선택하였으며 The Cancer Genome Atlas Research Network이 295개의 원발성 위암을 대상으로 시행한 WGS 결과에서 위암을 총 4개의 molecular subgroup으로 분한 체계를 적용하고 치료관련유전자 및 유전성위암에 관여하는 유전자도 포함시켜 패널제작을 수행함.
· Asian Cancer Research Group (ACRG) cohort와 SMC-2 cohort에서 수집된 300 개의 원발성 위암을 대상으로 위암의 molecular classification 시행 하였다. 이는 기존 Cancer Genome Atlas gastric cohort 와 Gastric Cancer Project ’08 Singapore cohort에서 시행한 molecular subtypes과는 다소 다르게 TP53과 MSI 결과를 주축으로 총 4개의 위암의 molecular classification을 시행 하였다. 이는 각각의 cohort에 포함된 대상군의 지역적 민족적 분포가 위암의 molecular classification에 큰 영향을 준다는 것을 확인 할 수 있었다.
· Asian Cancer Research Group (ACRG) cohort와 SMC-2 cohort에서 시행 약 400 개의 target gene 중에서 위암 의미있는 genetic alteration을 보이는 아래의 table의 gene 중 중복되는 유전자를 제외한 나머지 유전자를 추가로 위암 유전자 패널에 포함 시켰다.
· 추가로 Hereditary cancer관 연관된 STK11/MLH1/MSH2를 추가한 최종 panel은 43개의 유전자를 포함
· 107개의 암/정상 위조직쌍을 제작된 NGS 패널로 Targeted NGS를 시행하여 분류하였고 외국인에서의 database를 이용하여 비교 분석하였음. 암관련유전자와 환경적요인과 병리조직학적 분류를 이용하여 새로운 위암 분류체계를 구죽하였음.
· 6.5% EBV subtype, 17.8% MSI subtype, 43.0% CIN subtype, 32.1% subtype으로 각각 분류되었음. 기존에 TCGA결과와 비슷한 빈도수를 보임.
· 한국인 위암검체에서 microsatellite instability status 검사의 결과 및 위암 그룹별 MSI의 차이분석. MSI subtype에서 hypermutated status가 가장좋은 예후를 보여줌.
연구결과의 활용계획 본 연구가 성공적으로 수행되어 최적화된 위암패널을 구축하면 개인별 맞춤의학 특히 항암치료는 각 환자별 치료효과를 높일 수 있을 뿐 아니라 미리 효과를 보일 환자들을 선별해 불필요한 치료를 피할수 있고 사회적 의료부담을 경감할 수 있다. 위암패널을 임상치료에도 활용하여 위암의 분류를 정확하게 하고 좀더 standardize 된 분류체계의 형성으로 targeted therapy와 치료효과 예측도 가능해 질 것으로 생각된다.
(출처 : 요약문 4p)
Abstract▼
Purpose&contents The purpose of this study is to develop a comprehensive molecular panel for gastric cancer stratification at the time of diagnosis based on the information obtained from targeted next generation sequencing, microsatellite instability, methylation and copy number variation status
Purpose&contents The purpose of this study is to develop a comprehensive molecular panel for gastric cancer stratification at the time of diagnosis based on the information obtained from targeted next generation sequencing, microsatellite instability, methylation and copy number variation status of certain driver genes. It will provide a new classification of the gastric cancer at the molecular level, which will be an ample resource for realization of personalized therapy. We also tried to classify them based on microsatellite instability, methylation status, EBV or H. pylori infection, find driver mutation with targeted NGS, and try to achieve a complete molecular panel configuration by using copy number variation study. Based on the results of the whole-genome sequencing of stomach cancer published in June 2014 and the results obtained from the Comprehensive Cancer Panel marketed by the research team, NGS panel was developed by choosing the driver gene found in high frequency in Korea and NGS When the panel configuration was completed, optimal conditions were set using some acquired stomach cancer DNA. DNA was extracted from gastric cancer tissues and normal tissues, and profiling was performed based on the presence of microsatellite instability (MSI), EBV and H. pylori infection, and histological characteristics of each gastric cancer tissue.
Result A total of 43 target genes were selected by reviewing the literature and the latest database. Based on the WGS results from 295 primary gastric cancer conducted by Cancer Genome Atlas Research Network which classified gastric cancer into 4 molecular subgroups, the NGS panel was generated involving treatment target genes and genes involved in hereditary stomach cancer. In the Asian Cancer Research Group (ACRG) cohort and SMC-2 cohort, among the approximately 400 target genes, the remaining genes except the duplicated genes in the table below, which show significant genetic alteration of gastric cancer, were further included in the stomach cancer gene panel. In addition, STK11 / MLH1 / MSH2 associated with hereditary cancer was included among the 43 genes in the panel. 107 cancer / stomach tissue pairs were assembled and NGS panel was classified into Targeted NGS and compared using database in other population.
A new stomach cancer classification system was constructed using cancer-related genes, environmental factors, and histopathological classification. Similar to TCGA data, the subtypes were 6.5% EBV subtype, 17.8% MSI subtype, 43.0% CIN subtype, and 32.1% subtype. In the MSI subtype, hypermutated status shows the best prognosis.
Expected Contribution The successful implementation of this study to construct an optimized stomach cancer panel will improve the treatment effect for individual patients, especially the chemotherapy, and can also prevent the unnecessary treatment by selecting the patients who will be effective in advance, thus reducing treatment cost. The use of gastric cancer panel for clinical treatment will make classification of gastric cancer more accurate and it will be possible to predict targeted therapy and therapeutic effect by forming more standardized classification system.
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