Hypermethylation of ANK2 on both Canine Mammary Tumors and Human Breast Cancer

Abstract

개의 유선암 (canine mammary gland tumor)은 사람 여성의 유방암과 같이 암컷 개에서 가장 흔히 발견되는 암이다. 개의 유선암과 사람의 유방암에 존재하는 여러 유사성 때문에 개의 유선암을 연구하는 것은 수의학에 국한된 것이 아니라 사람의 유방암을 이해하기 위한 비교의학적 측면에서 매우 중요하다. DNA 메틸화를 조직 및 액체생검에서 생체 표지자로 사용하는 시도는 많이 진행되고 있지만, 개의 유선암에 대한 연구는 매우 제한적으로 이루어지고 있다. 이 연구에서, 우리는 개의 유선암 조직의 메틸롬(Methylome) 분석을 통해 ANK2 및 EPAS 유전자의 인트론 영역에서 정상 조직과 다른 차등 메틸화 영역(Differentially methylated regions, DMGs)을 발견하였다. 또한, 이 두 지역의 차등 메틸화를 조직뿐만 아니라 환자유래 혈장에 존재하는 순환 유리 DNA (Cell free DNA, cfDNA)로부터 정량 할 수 있는 정량적 메틸화 특이적 PCR(quantitative methylation specific PCR, qMSP) 방법을 확립하였다. 이 방법을 통해 우리는 두 영역의 유선암 특이 과 메틸화를 추가된 조직 생검 시료를 통해 확인하였다. 나아가, ANK2인트론 영역은 조직 생검 시료뿐만 아니라 유선암 환자 유래 혈장에 존재하는 cfDNA에서도 유의한 메틸화를 보였다. 이 결과는 ANK2 및 EPAS의 인트론 영역의 메틸화가 유선암의 조직은 물론 액체생검을 위한 생체표지자로 사용될 수 있음을 의미한다. 흥미롭게도, 우리는 이러한 ANK2의 개유선암 특이 과메틸화는 비교 의학적인 측면에서 사람의 유방암에서도 과메틸화 되어있는 경향을 확인할 수 있었다. 이 연구 결과는 비교의학적 접근이 가지는 장점을 잘 보여주며, 이를 이용한 실제 임상적용을 위한 활용가능성을 높여준다.

Canine Mammary Tumors (CMT) constitute the most common tumor types found in female dogs. Understanding this cancer through extensive research is important not only for clinical veterinary applications, but also in the scope of comparative oncology. The use of DNA methylation as a biomarker has been noted for numerous cancers in the form of both tissue and liquid biopsies, yet the study of methylation in CMT has been limited. By analyzing our canine Methyl-binding domain sequencing (MBD-seq) data, we identified intron regions of canine ANK2 and EPAS1 as differentially methylated regions (DMGs) in CMT. Subsequently, we established quantitative Methylation Specific PCR (qMSP) of ANK2 and EPAS1 to validate the target hypermethylation in CMT tissue, as well as cell free DNA (cfDNA) from CMT plasma. Both ANK2 and EPAS1 were hypermethylated in CMT and highlighted as potential tissue biomarkers in CMT. ANK2 additionally showed significant hypermethylation in the plasma cfDNA of CMT, indicating that it could be a potential liquid biopsy biomarker as well. A similar trend towards hypermethylation was indicated in HBC at a specific CpG of the ANK2 target on the orthologous human region, which validates the comparative approach using aberrant methylation in CMT.