Genomic Profile of Chronic Lymphocytic Leukemia in Korea Identified by Targeted Exome Sequencing

Abstract

서론: 만성 림프구성 백혈병은 서양에서는 가장 흔한 백혈병이나, 아시아권의 국가에서는 매우 드문 질환이다. 이에 따라, 아직까지 아시아권의 국가에서는 만성 림프구성 백혈병에 관한 유전적 프로파일이 보고되지 않고 있다. 이번 연구의 목적은, 한국인 만성 림프구성 백혈병 환자의 유전체 프로파일을 특징 짓고, 예후에 미치는 의미와 체세포 돌연변이의 인종차이를 밝혀내 보고자 하였다. 방법: 총 71명의 만성 림프구성 백혈병 환자가 이 연구에 포함되었다. 환자들의 진단 당시의 평균연령은 61세였으며, 나이 범위는 23세에서 81세였다. 표적 유전자 염기서열분석은 총 87개의 유전자에 대해서, 48명의 환자를 대상으로 시행하였다. 표적 유전자 염기서열 분석은IlluminaHiSeq 2500으로 검사를 진행하였으며, 변이로 나온 후보 유전자들은 생거 염기서열분석법으로 확인하였다. 71명의 환자에서, 60명은 G-분염법으로 염색체 검사를 시행하였고, 51명의 환자에게는 12번 염색체 숫자확인, 13q14.3부위 결실, 17p13 부위 결실, 그리고 11q22 부위 결실 확인을 위한 형광 제자리 부합법을 시행하였다. 결과: G-분염법을 이용한 염색체 검사에서 관찰된 비정상소견은 28.3% 였으며 형광 제자리 부합법으로 확인한 비정상소견은 66.7% 였다. 표적 유전자 염기서열 분석법에서는 71개의 염기치환 및 삽입/결손이 관찰되었으며 표적 부위의 평균 커버리지는 231X 였다. 48명의 환자에서는 평균 1.6개의 변이(범주: 0-6개)가 관찰되었으며, 48명의 환자 중 36명의 환자 (75%)가 적어도 1개 이상의 변이를 가지고 있었고 변이를 보인 환자당 평균 변이 수는 2.1개 (범주: 1-6개) 였다. 상위 변이는 (>5%) ATM (20.8%), TP53 (14.6%), SF3B1 (10.4%), KLHL6 (8.3%), BCOR (6.25%), LAMB4 (6.25%), NOTCH1 (6.25%) 순서였다. TP53과 MYD88 유전자 변이는 좋지 않은 예후와 관련이 있었다. TP53 과SF3B1 유전자 변이 발생률은 서양인의 발생률과 비슷하였으나, ATM, NOTCH1, LRO1B, CHD2, POT1, TGM7은 한국인에서 그 변이 발생률이 더 높았다. 특히 ATM변이는 한국인이 서양인보다 발생률이 2배 높았다 (20.8% vs. 9%). 서양인 만성 림프구성 백혈병 환자에서 한번도 보고되지 않았으나, 이번 연구에서 새로이 관찰된 변이는 LAMB4, SH2B3, RUNX1, SCRIB, KIT, GATA2, CEBPA, TCF12, STAG2, ZRSR2, SF1 였다. 결론: 한국인 만성 림프구성 백혈병 환자의 세포유전학적 이상소견은 서양인의 이상소견과 비슷하였으나, 변이 프로파일은 서양인과 달랐다. 이번 연구에서 관찰된 새로운 변이들은 더 큰 코호트를 통하여 확인되어야 하겠으며, 이러한 차이는 질병 발생률에서 인종차이가 나는 점을 설명할 수 있는 사항으로 제안할 수 있겠다. 또한 추후 치료 전략을 세움에 있어서 이러한 유전자 변이에 대한 사항도 고려해 보아야 하겠다.

Background: Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most common form of leukemia in Western countries but is extremely rare in Asian countries. Therefore, genetic profiles of CLL have not been reported in Asians. Our study aimed to characterize the genomic profiles of Korean patients with CLL and to identify ethnic differences in somatic mutations with prognostic implications. Methods: Seventy-one patients with CLL were enrolled (median age at diagnosis 61 years, range 23-81 years). We performed targeted exome sequencing for an 87-gene panel using next-generation sequencing (n=48) on an Illumina HiSeq 2500, and the sequencing reads were analyzed using a bioinformatics pipeline. Candidate mutations were confirmed by Sanger sequencing. We performed G-banding (n=60) and fluorescence in situ hybridization (FISH) for enumeration of chromosome 12 and for detection of 13q14.3, 17p13, and 11q22 deletions (n=51) in the 71 patients. Results: G-banding and FISH identified aberrant karyotypes in 28.3% and 66.7% of patients, respectively. Targeted exome sequencing analysis revealed 71 substitutions and insertion/deletions. The average target region coverage was 231-fold. On average, 1.6 mutations per patient were observed among the 48 patients (range, 0-6), and 36 of the 48 patients (75%) carried at least one mutation

the mean number of mutations per patient with at least one mutation was 2.1 (range, 1-6). The most common recurrent mutation (>5% frequency) was ATM (20.8%), followed by TP53 (14.6%), SF3B1 (10.4%), KLHL6 (8.3%), BCOR (6.25%), LAMB4 (6.25%), and NOTCH1 (6.25%). The TP53 and MYD88 mutations were associated with a poor prognosis (P=0.023, P=0.005

conventional Cox regression model, P<0.05). The TP53 and SF3B1 mutations showed an incidence similar to that observed in Caucasians, while the ATM, NOTCH1, LRO1B, CHD2, POT1 and TGM7 mutations were present at a rate higher than that observed in Caucasians. Notably, the ATM mutation exhibited a 2-fold higher incidence (20.8% vs. 9%) in Koreans compared with Caucasians. The LAMB4, SH2B3, RUNX1, SCRIB, KIT, GATA2, CEBPA, TCF12, STAG2, ZRSR2, SF1, CSF1R, SETBP1, CSF1R, and SETBP1 mutations are novel and have not been reported in Caucasians. Conclusions: The mutation profile of Korean patients with CLL differed from that of Caucasian patients with CLL, but their cytogenetic aberration profiles were similar. Novel mutations discovered in this study must be validated through large cohort studies and may offer clues to the mechanisms underlying the ethnic difference in CLL incidence. In the future, therapeutic strategies targeting these genes should be evaluated and considered.