Detection of germline mutations in breast cancer patients with clinical features of hereditary cancer syndrome using a multi-gene panel test

Abstract

Background: Hereditary cancer syndrome means that inherited genetic mutations can increase a person's risk of developing cancer. We assessed the frequency of germline mutations using an NGS-based multiple-gene panel containing 64-cancer predisposing genes in Korean breast cancer patients with clinical features of hereditary breast and ovarian cancer syndrome (HBOC). Materials and Methods: Targeted sequencing using the multi-gene panel was performed to identify germline mutations in 496 breast cancer patients with clinical features of HBOC. Of 496 patients, 95 patients (19.2%) were found to have 48 deleterious germline mutations in 16 cancer susceptibility genes. Results: The deleterious mutations were found in 39 of 250 patients (15.6%) who had breast cancer and another primary cancer, 38 of 169 patients (22.5%) who had a family history of breast cancer ( 2 relatives), 16 of 57 patients (28.1%) who had bilateral breast cancer, and 29 of 84 patients (34.5%) who were diagnosed with breast cancer at younger than 40 years of age. Of the 95 patients with deleterious mutations, 60 patients (63.2%) had BRCA1/2mutations and 38 patients (40.0%) had non-BRCA1/2mutations. We detected 2 novel deleterious mutations that were not previously reported: NM_000059.3:c.3096_3111del (p.Lys1032Asnfs*6) in BRCA2 and NM_000249.3:c.849T>A (p.Tyr283*) in MLH1. Conclusions: Using an NGS-based multi-gene panel test, we found that 19.2% of patients with clinical features of HBOC had germline cancer predisposing mutations. Approximately two-thirds of included patients had BRCA1/2mutationsandone-thirdhadnon-BRCA1/2mutations.NGS-based multiple-gene panel testing improved the detection rates of deleterious mutations and provided a cost-effective cancer risk assessment.

연구목적: 유전성 암 증후군은 생식세포의 병적인 돌연변이를 통해 개인의 특정 암 발생의 위험도가 높아지는 것을 의미한다. 현재 유방암에서의 BRCA1/2 유전자 돌연변이가 가장 많이 알려진 유전성 암 유전자 중 하나이다. 우리는 64개의 유전성 암 유전자를 포함한 다중 유전자 패널을 차세대 염기 서열 분석 방식을 통해 개발하였다. 이 다중 유전자 패널 검사를 통해 임상적으로 유전성 암 증후군의 특징을 가지고 있는 한국인 유방암 환자를 대상으로 하여 유전성 암과 관련된 유전자의 돌연변이 빈도를 분석하여, 다중 유전자 패널의 유용성을 알아 보고자 한다. 대상 및 방법: 64개의 유전성 암과 관련된 유전자 목록을 문헌 검색을 통해 선택 후 차세대 염기 서열 분석 방식을 기반으로 한 다중 유전자 패널을 개발하였다. 2002년부터 2017년까지 서울대학교병원과 국립암센터에서 진단된 유방암 환자 중 임상적인 유전성 암 증후군의 특징을 가진 496명의 환자를 대상으로 유전자 분석을 시행하여 생식세포 돌연변이 여부를 확인하였다. 임상적인 유전성 암 증후군은 1) 유방암 이외 다른 원발성 암이 발생한 경우, 2) 2명이상의 유방암 가족력이 있는 경우, 3) 양측성 유방암이 발생하나 경우, 4) 40세 이하에서 유방암이 발생한 경우 중 하나 이상 포함되는 경우로 정의하였다. 결과: 총 496명의 환자 중 95명(19.2%)의 환자에서 48개의 암의 발생 가능성이 매우 높은 유전자 돌연변이(deleterious mutation)가 발견되었다. 유방암과 또다른 원발성암이 발생한 250명 중 39명(15.6%), 2명이상의 유방암 가족력이 있는 169명 중 38명(22.5%), 양측성 유방암이 진단된 57명 중 16명(28.1%), 40세 이하에서 유방암이 진단된 84명 중 29명(34.5%)에서 deleterious mutation이 발견되었다. Deleterious mutation이 발견된 95명 중 60명(63.2%)는 BRCA1/2 유전자 돌연변이가 있었다. 38명(40.0%)은 BRCA1/2 유전자 이외의 유전성 암 유전자의 돌연변이가 있는 것으로 나타났으며 CDH1 (8.4%), RAD51 (7.4%), SPINK1 (6.3%), TP53 (5.3%), NBN (3.2%), CHEK2 (2.1%), FANCA (2.1%), MLH1 (2.1%), BRIP1 (1.1%), MRE11A (1.1%), MSH2 (1.1%), MUTYH (1.1%)등의 유전자 돌연변이가 관찰되었다. 3명에서는 BRCA1/2 유전자 변이와 BRCA1/2 이외의 유전자 변이가 동시에 있었다. 이 외에 67명(13.5%)의 환자에서 deleterious mutation의 가능성이 있을 것으로 보이는 Variant of Unknown Significance(VUS)가 발견되었다. 또한 이번 연구를 통해 현재까지 보고되지 않은 새로운 2개의 deleterious mutation을 발견하였으며, BRCA2 유전자에서 발생한 NM_000059.3:c.3096_3111del (p.Lys1032Asnfs*6) 변이, MLH1 유전자에서 발생한 NM_000249.3:c.849T>A (p.Tyr283*) 변이이다. 결론: 차세대 염기 서열 분석 방식을 이용한 다중 유전자 패널 검사를 통해 유전성 암 증후군의 임상적 특징을 보이는 유방암 환자에서 생식세포 돌연변이 중 deleterious mutation이 19.2%에서 있음을 확인하였다. Deleterious mutation 중 약 2/3 가량은 BRCA1/2 변이였으며 1/3 가량은 BRCA1/2 이외의 다른 유전자 변이가 있었다. 이를 통해 다중 유전자 패널 검사를 시행할 경우 단일 유전자 검사에 비해 임상적으로 의미가 있는 deleterious mutation을 보다 많이 효율적으로 찾아낼 수 있음을 확인하였다. 이를 통해 유전성 암 증후군의 맞춤 진단 및 치료를 시행하는데 도움이 될 것으로 보인다.