hENT1 as a predictive biomarker for a gemcitabine response in biliary tract cancer

Abstract

Background: Gemcitabine is one of the main chemotherapeutic agents for biliary tract cancer (BTC). Expression of human equilibrative nucleoside transporter 1 (hENT1) is considered as a potential predictive biomarker for a gemcitabine response in several cancers. This study aimed to investigate the association between hENT1 expression and the effects of gemcitabine on BTC cell lines and on patients with advanced BTC receiving gemcitabine-based chemotherapy. Methods: Four BTC cell lines, HuCCT1, SNU-478, SNU-1079, and SNU-1196, were tested in this study. mRNA and protein expression levels of hENT1 were measured by quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction and western blotting, respectively. Cell viability after gemcitabine treatment was measured in a chemosensitivity assay. For clinical assessment, 40 patients with unresectable or recurrent BTC who were treated with gemcitabine (1000 mg/m2) and cisplatin (25 mg/m2) between June 2012 and May 2014 were enrolled. Results: Among the four cell lines, SNU1196 showed the highest mRNA and protein levels of hENT1. Expression of hENT1 had a linear correlation with the log value of the half-maximal inhibitory concentration of gemcitabine. During incubation with gemcitabine, pretreatment with hENT1-specific small interfering RNA (siRNA) resulted in higher cell viability than that in samples pretreated with control siRNA. In a clinical evaluation, there were 22 intrahepatic cholangiocarcinoma, five as perihilar cholangiocarcinoma, 11 as distal bile duct cancer, and two as gallbladder cancers and 15 high-hENT1 and 25 low-hENT1 patients. The median progression-free survival was 24 and 11 weeks among patients with strong and weak intratumoral hENT1 immunohistochemical staining (P = 0.05), and the median overall survival was 52 and 26 weeks (P = 0.15), respectively. Among 22 patients with intrahepatic cholangiocarcinoma, the median PFS was 22 and 7 weeks (P = 0.08) and the median OS was 60 and 21 weeks (P = 0.04) in the high- and low-hENT1 groups, respectively. Conclusion: The current study showed that increased hENT1 expression is associated with a stronger toxic effect of gemcitabine on BTC cell lines. The clinical outcomes suggested that increased intratumoral hENT1 immunohistochemical staining is a possible biomarker predicting better therapeutic effects of gemcitabine on patients with advanced BTC. Further studies are necessary to determine the precise role of hENT1 in BTC.

배경: 젬시타빈은 담도계암 치료에서 가장 중요한 약제 중 하나이다. Human equilibrative nucleoside transporter 1 (hENT1)의 발현은 일부 암에서 젬시타빈 치료 반응을 예측하는 잠재적인 바이오마커로 여겨진다. 본 연구는 담도계암 세포주와 젬시타빈 기반 복합항암치료를 받은 진행성 담도계암 환자에서 hENT1 발현과 젬시타빈 효과 사이의 연관성을 평가하고자 한다. 방법: 담도계암 세포주 4종 (HuCCT1, SNU-478, SNU-1079, SNU-1196)에서 hENT1의 mRNA와 단백질 발현을 측정하였다. 젬시타빈 처치 후 세포 생존 능력은 항암제 감수성 분석으로 측정하였다. 임상적인 평가는 2012년 6월에서 2014년 5월 사이에 절제 불가능하거나 혹은 재발한 담도계암 환자 40명에서 젬시타빈 (1000mg/m2)과 시스플라틴 (25mg/m2)으로 치료받은 환자를 대상으로 하였다. 결과: 담관암 세포주 4종 중 SNU 1196이 가장 높은 mRNA와 단백질 발현을 보였다. hENT1 발현은 젬시타빈의 50% 최대 저해 농도 로그값과 선형 상관관계를 보였다. 항암제 주입 전 hENT1 특이 siRNA 전처치는 대조 siRNA 전처치에 비해 높은 세포 생존을 보여주었다. 임상적으로, 간내 담관암 22명, 간문부 담관암 5명, 원위부 담관암 11명, 담낭암 2명이 포함되었다. 종양 내 hENT1의 면역화학염색 발현이 강한 환자군과 약한 환자군에서 중간 무진행생존기간은 24주와 11주 (P=0.05)였고, 중간 전체생존기간은 52주와 26주 (P=0.15)였다. 22명의 간내 담관암 환자에서 중간 문진행생존기간은 22주와 7주 (P=0.08)였고, 중간 전체생존기간은 60주와 21주 (P=0.04)였다. 결론: 본 연구는 hENT1의 증가된 발현이 담도계암 세포주에서 젬시타빈의 강한 독성 효과와 연관되어 있음을 보여주었고, 임상 적으로 증가된 종양 내 hENT1의 면역화학염색이 진행성 담도계암 환자에서 젬시타빈의 더 나은 치료 효과를 예측하는 잠재적인 바이오마커임을 제시하였다.