국소 진행성 직장암에서 cDNA microarray-based comparative genomic hybridization(Microarray-CGH)을 이용한 항암약물 방사선치료 효과 예측 유전자군 탐색

Abstract

[한글]

국소 진행성 직장암 치료는 항암 약물 방사선 병행 요법을 시행하여 종양의 크기를 최소화함으로써 수술을 가능하게 하고 있다. 그러나 항암 약물 방사선 병행 요법을 시행 받은 환자들의 치료 효과와 부작용은 환자에 따라 다양하게 나타나고 있다. 그러므로 환자들에게 항암 약물 방사선 병행 요법 시행 전에 치료의 효과와 부작용을 미리 예측하는 것은 개인 맞춤 치료를 하는데 중요한 정보를 제공해 줄 수 있다. 본 연구에서는 항암 약물 방사선 병행 요법에 대하여 효과와 부작용을 예측할 수 있는 생물학적 표지자를 찾기 위해 진단 당시 생검 조직 28예, 치료 후 정상 조직 15예, 종양 조직 14예와 항암 약물 방사선 병행 요법 시행 전의 림프구 20 예를 대상으로 7.5K cDNA Microarray를 이용하여 cDNA microarray-based comparative genomic hybridization (Microarray-CGH)를 수행하였다. 진단 당시 조직 생검의 Microarray-CGH 결과에서 치료 후에 반응군과 비 반응군을 비교하여 치료의 효과를 예측할 수 있는 유전자를 false discovery rate (FDR) 기준으로 103개 (FDR 24 %), 52개 (FDR 20 %), 29개 (FDR 14.9 %)유전자를 선별하였다. 림프구의 Microarray-CGH 결과에서 GⅣ neutropenia 를 예측하는 95 (FDR 17.1 %), 40 (FR 14.9 %), 31개 (FDR 11 %)의 유전자를 선별하였다.

본 연구에서는 Microarray-CGH 기법을 이용하여 항암 약물 방사선 병행 요법에 대하여 치료의 효과를 예측할 수 있는 29개의 후보 유전자군을, GⅣ neutropenia를 예측할 수 있는 31개의 후보 유전자군을 탐색하였다. 선별된 유전자군들의 유전학적 수준의 관찰은 항암 약물 방사선 병행 요법에 대한 효과와 부작용을 예측하여 개인 맞춤 치료에 있어 중요한 기반을 제공할 것으로 생각된다.

[영문]In locally advanced rectal cancer, preoperative concurrent chemoradiotherapy (CCRT) is performed to reduce tumor size and improve operability. As the patients showed various responses to CCRT, the prediction of efficacy and toxicity of CCRT is very important in clinical practice to maximize the efficacy and minimize the toxicity of each patient. To identify the predictive markers of response and toxicity of CCRT in genome scale, we performed cDNA microarray-based comparative genomic hybridization (Microarray-CGH). 7.5K cDNA microarray was used with 28 biopsy tumor tissues and 20 peripheral mononuclear cells of locally advanced rectal cancer patients at the time of diagnosis and normal, tumor tissues after CCRT. Micorarray-CGH was performed in indirect design using sex-matched placenta tissue as a reference. After the preprocessing and normalization, we used 2-class SAM (Significance Analysis of Microarray, Stanford Univ.) for selection of differentially expressed genes between 2 groups. Then we performed the hierarchical cluster using the selected genes, and searched for ontological information of these genes using DATABASE (SOURCE and DAVID).

We selected the efficacy predictive genes of 103 genes (FDR 24 %), 52 genes (FDR 20 %), 29 genes (FDR 14.9 %)and using 2-class SAM analysis are between 8 responders and 8 non-responders after CCRT using the the of biopsied tissues. we could identify 95 (FDR 17.1 %), 40 (FDR 14.9 %), 31 (FDR 11 %) predictive genes for grade Ⅳ neutropenia from the CCRT with peripheral blood mononuclear cell DNAs. In conclusion, Microarray-CGH could be used as an investigative tool for searching candidate predictive genes of efficacy and toxicity in locally advanced rectal cancer patient treated with CCRT.