Exome sequencing 과 gene expression profiling을 이용한 유방암 발생과 관련한 기능성 변이 발굴

Abstract

연구목적: 본 연구에서는 차세대 염기 서열 분석 기술을 이용하여 유방암 환자의 암조직과 정상조직 및 혈액의 전엑솜 서열 분석 (whole-exome sequencing)을 통해 유방암에서의 체세포 변이를 찾고자 하였다. 이를 통해 확인된 체세포변이에 대해 Sanger 서열 분석 (Sanger sequence)을 시행하여 재확인하고자 하였다. 또한, 체세포 변이가 발견된 유전자 중 proteasome 26S subunit, non-ATPase, 2 (PSMD2) 에 대해 유방암에서 역할을 규명하고자 하였다. 연구방법: 유방암으로 진단된 120명의 환자에서 유방암 조직과 41명의정상조직 또는 52명의 혈액을 채취하여 HiSeq 2000 (Illumina, California, USA) 을 이용하여 전엑솜 서열 분석을 시행하였다. 정상에서는 발견되지 않으면서 유방암 조직에서만 발견된 변이에 대해 Sanger 서열 분석을 통해 확인하였다. 최종적으로 확인된 50개의 유전자에 대해 K-M plotter 를 이용하여 생존분석을 시행하고 이 중 예후와 관련된 유전자를 선별하였다. 이 중 PSMD2 를 우선 선정하였고, 유방암 세포주에서 PSMD2 의 발현을 확인하고, siRNA 와 약물(bortezomib)을 이용하여 억제시킨 후 세포주 증식을 확인하였다. 연구결과: 전엑솜 서열 분석을 통해 7,373개의 유전자의 11,684개의 변이가 발견되었고, 이 중 가장 흔한 유전자는 PT53, PIK3CA, BRCA1 순으로 나타났다. 이 중 64명의 환자에서50개의 유전자의 198개의 변이를 선별한 후, Sanger 서열 분석을 이용하여 38개의 유전자의 58개 변이를 확인하였다. 다른 환자에서 동일하게 발견된 변이는 leucyl-tRNA synthetase (LARS, 5: 145537108, C>T), protein tyrosine kinase 7 (PTK7, 6: 43112282, G>T), polo-like kinase 3 (PLK3, 1: 45268667, G>A), fatty acid synthase (FASN, 17: 80037439, C>A) 였고, 이 중 PTK7 와 PLK3의 변이는 삼중음성 유방암에서 FASN의 변이는 호르몬 수용체 양성 유방암에서만 확인되었다. 이중 PSMD2를 선별하여 유방암 세포주에서 siRNA 를 이용, PSDM2 를 억제하였을 때, 세포증식 및 이동이 감소하는 것을 관찰할 수 있었고, bortezomib 를 처치하였을 때 PSMD2의 발현이 감소하고 세포 증식이 감소하는 것을 확인하였다. 결론: 이 연구에서 전엑솜 서열 분석 기법을 이용하여 38개의 유전자, 58개의 변이를 발굴하였고, 이 중 FASN, PTK7, 그리고 PLK3 는 유방암 아형 특이적인 변이를 보였다. 또한 변이가 확인된 유전자 중에서 PSMD2 에 대해 유방암 치료를 위한 표적으로서의 가능성을 확인하였다.