Phenotypic Analysis of Gastric Tumor Models with Differential E-Cadherin Mutation Status

Abstract

위암은 전세계적으로 높은 사망률을 보이는 주요 질병 중 하나로, 화학요법, 면역요법, 면역관문억제제 등의 치료 전략이 존재하지만, 종양내 미세환경을 포함한 다양한 요소에 의해 제한적인 약효성을 보인다. CDH1은 E-Cadherin을 암호화하는 유전자로, 미만형 위암 환자에서 빈번한 돌연변이를 보이는데, 미만형 위암은 낮은 치료 반응률을 포함하여 부정적인 예후를 보이는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 두 마우스 유래 위암, Tcon과 Dcon 종양의 표현형적 차이에 대해 연구하였다. Tcon은 종양내 미세환경의 과도한 콜라겐 섬유의 축적으로 인해 심각한 종양섬유화가 발생하여 경도가 높은 종양체를 형성하였다. 종양섬유화는 암-연관 섬유아세포에 의해 촉진되는 것으로 알려져 있으며, 종양진행 및 약물 전달 억제에 기여한다. 정밀한 유세포 분석을 통해, 종양 섬유화에 기여하는 αSMA 단일-양성 암-연관 섬유아세포와 면역억제기전에 중요한 기능을 수행할 수 있을 것으로 추측되는 PD-L1을 발현하는 암-연관 섬유아세포가 Tcon 종양에서 Dcon 종양에 비해 높은 비율로 포진함을 알 수 있었다. 또한, Tcon 종양의 경우, Dcon 종양에 비해 종양내 혈관의 발달이 부진하였으며, 낮은 약물 전달률로 인한 치료 반응률의 저하가 예상되었다. 반면, Dcon 종양의 경우, T 세포를 포함한 각종 면역세포의 침습 또한 Tcon 종양에 비해 높은 수준으로 이루어짐을 확인할 수 있었으며, 특히 T 세포 중 TNFα, Granzyme B, Perforin, Interferon-γ와 같은 항-종양성 사이토카인을 생산하는 비율이 높아, 항-종양성 면역체계가 보다 활성화되었음을 알 수 있었다. 추가적으로, Dcon 종양을 이식한 마우스는 종양으로 인해 발생한 빈혈과 더불어 비장의 비대화를 보였으며, 비장 내부에서는 골수성 면역세포와 적아세포의 비정상적인 증식을 확인할 수 있었는데, 이러한 세포들은 종양 내부로 침습하여 면역억제기전 및 친종양성 기능을 수행할 것으로 기대된다. 위와 같은 연구를 통해 두 종류의 위 종양의 표현형적 특징에 대한 통찰을 제공할 수 있었으며, 더불어 임상 적용으로의 가능성을 제시함으로써 위암 환자의 치료 접근성을 향상시킬 수 있었다.

Gastric cancer(GC) is a major health concern with high mortality rates globally. Therapeutic options for gastric cancer include chemotherapy, immunotherapy and immune checkpoint blockade, however, limited response rates have been observed due to various factors, including tumor-protective microenvironment(TME). In this study, we investigated the distinct phenotypes of two murine gastric tumors, Tcon (Triple-conditional mutation) and Dcon(Double-conditional mutation. The results show that Tcon tumors, display severe desmoplasia characterized by the excessive accumulation of collagen fibers in the TME, which contributed to the stiffness and rigidity of the tumor mass. The desmoplastic reaction, facilitated by cancer-associated fibroblast(CAF)s, is a crucial factor in promoting tumor progression and hindering the delivery of therapeutic agents. My study also found that certain CAF subtypes, including αSMA single-positive CAFs, which contribute to tumor fibrosis, and CAFs expressing PD-L1, which may play a role in immunosuppression, were highly enriched in Tcon tumors compared to Dcon tumors. Furthermore, Tcon tumors exhibited compressed blood vessel with low functionality, indicating that Tcon tumors may exhibit lower therapy response rate due to worse drug delivery. Meanwhile, Dcon tumors displayed high immune cell infiltration, particularly CD4+ and CD8+ T cells producing TNFα, Granzyme B, Perforin and Interferon-γ, indicating that Dcon tumors possess potentials for better anti-tumor immunity than Tcon tumors. Additionally, Dcon tumor-bearing mice showed splenomegaly, enriched with myeloid cells and erythroblasts due to severe anemia. The enriched cells in the spleen were also expected to infiltrate into Dcon tumors and exert immunosuppressive and/or pro-tumoral effects. Our findings provide important insights into the distinct phenotypes of two gastric tumors and clinical implications for improving the therapeutic accessibility of gastric cancer patients.