호르몬 불응성 전립선암에서 EGFR의 분석

Abstract

[한글]목적 : 호르몬 의존성 전립선암이 호르몬 불응성으로 전환되는 기전은 안드로겐 수용체의 증폭 및 변이 등과 관련된 기전과 IGF family, EGF, TGF-α, FGF family, PDGF 및 VEGF 등의 여러 성장인자들이 관여한다. 특히 호르몬 불응성 전립선암에서 EGF의 분비가 증가하고, Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR)(erbB-1, Her1) 및 Her2 (erbB-2)의 과다발현이 관찰되었다. 이에 호르몬 불응성 전립선암으로 전환되는 데 있어서 이들의 역할이 주목받고 있으며, 고식적 호르몬 치료에 반응하지 않는 전립선암 환자에서 EGFR tyrosine kinase inhibitor (EGFR-TKI)인 ZD1839와 Her2 specific monoclonal antibody인 trastuzumab을 이용한 새로운 치료법들이 모색되고 있다. 현재까지 여러 장기 암에서 EGFR tyrosine kinase domain의 exon 18~21에 위치한 35개의 서로 다른 변이가 보고되었으나, 전립선암을 대상으로 EGFR 유전자 변이에 대한 연구는 거의 없는 실정이다.본 연구에서는 호르몬 불응성 전립선암의 원인 및 주요 기전에 대한 하나의 가능성으로 EGFR의 역할을 확인하고자 전립선암 세포주에서의 EGFR tyrosine kinase inhibitor (EGFR-TKI)인 ZD1839의 변화를 확인하고, 호르몬 불응성 전립선암으로 전환된 환자를 대상으로 호르몬 치료 전 및 호르몬 치료 후의 조직에서 EGFR 및 Her2의 유전자 증폭 및 변이를 확인하고, 유전자 변화를 비교분석하여 호르몬 비의존성 전립선암으로의 전환 과정에서 EGFR 및 Her2의 역할을 규명하고자 하였다.대상 및 방법 : 전립선암 세포주로서 호르몬 민감 전립선암 세포주 (LNCaP)와 호르몬 불응성 전립선암 세포주 (PC3, DU145)를 배양하여 EGF를 투여하고 세포의 배양 증식을 관찰하였다. 배양된 세포주에서 ZD1839를 농도별로 투여하고 세포의 증식에 대한 억제효과를 관찰하였다. 환자의 조직 연구로 국소진행성 또는 전이성 전립선암으로 호르몬 치료를 받았던 환자들 중에서 처음 진단 당시의 조직과 호르몬 불응성 전립선암으로 전환된 후의 조직을 얻을 수 있었던 환자 총 10명 (10쌍의 조직)을 대상으로 하였다. 이들의 조직에서 Fluorescence in situ hybridization(FISH)을 이용한 유전자 증폭을 관찰하였다. 또한 EGFR 및 Her2 유전자 변이를 분석하였으며 이들에서 EGFR 유전자 변이를 보인 경우와 임상적으로 호르몬 불응성 전립선암으로 전환되기까지 걸린 시간 및 사망과 생존 기간을 분석하였다.결 과 : 결과는 다음과 같다.1. 전립선암 세포주에서의 ZD1839에 대한 세포증식 억제의 변화; 전립선암 세포주로서 LNCaP와 PC3 및 DU145에서 ZD1839를 농도별로 투여하고 세포의 증식억제에 대해 관찰한 결과 농도 의존적으로 억제가 나타났으며, DU145의 경우가 가장 민감하였다.2. FISH를 이용한 유전자 증폭 관찰; 총 대상 20개의 조직 중 6개의 조직 (30.0%)에서 EGFR의 증폭이 확인되었다. 6개의 조직은 환자 3명의 호르몬 불응성으로 전환되기 전후의 조직이었으며, 모두 acinar type의 선암 조직이었다.3. EGFR 및 Her2 유전자의 변이; EGFR의 변이는 총 10명의 전립선암 환자 20개의 조직 중 3명에서 9개의 변이가 확인되었으며, 이들은 모두 acinar type의 선암조직이었다. 환자 1은 exon 19의 18 염기쌍 (5’-TAAGAGAAGCAACATCTA)의 결실이 호르몬 불응성 조직에서 관찰되었으며, exon 23의 codon 903의 염기서열이 ACC에서 ACT로 전환된 것이 호르몬 민감성 및 불응성 조직 모두에서 관찰되었으나 아미노산의 변화는 없었다. 환자 3은 호르몬 민감성 조직 및 불응성 조직에서 모두 EGFR exon 19의 codon 738의 염기서열이 GTT에서 GGT로, codon 761이 GAT에서 GGT로 전환되어 해당 아미노산이 각각 valine에서 glycine 및 aspartic acid에서 glycine으로 대체되었다. 또한 환자 5에서도 호르몬 민감성 조직 및 호르몬 불응성 조직 모두에서 EGFR exon 18의 codon 709의 염기서열이 GAA에서 AAA로 전환되어 해당 아미노산은 glutamic acid가 lysine으로 대체되었다. Her2 유전자의 exon 19 및 20의 변이는 모든 조직에서 관찰되지 않았다.4. EGFR 유전자의 변이와 임상적 예후관찰; EGFR 유전자 변이를 보인 3명의 환자에서 임상적으로 호르몬 불응성 전립선암으로 전환되기까지 걸린 시간은 12.0±5.29 개월 (6~12)이었으며 현재 모두 사망하였다. EGFR 유전자 변이를 보이지 않은 7명의 환자에서 임상적으로 호르몬 불응성 전립선암으로 전환되기까지 걸린 시간은 22.0±14.14 개월 (22~62)이었으며, 이 중 4명이 사망하였다.결 론 : 진행성 전립선암에서 EGFR의 유전자 결실 변이와 증폭은 호르몬 불응성 전립선암으로의 전환과정에서 의미 있게 영향을 주어 불량 예후인자로 작용할 것으로 생각된다.

[영문]INTRODUCTION: Hormone refractory prostate cancer (HRPC) is heterogeneous and a significant cause of morbidity and mortality. Androgen receptor mutations and amplifications may explain relapse in some patients, but in approximately 70% of cases, alternative mechanisms must be invoked and type I receptor tyrosine kinase may play a role in mediating HRPC. In this study, EGFR and Her2 gene amplification and alteration were analyzed in HRPC.METHOD: Gene amplification of EGFR and Her2 were analyzed by fluorescence in situ hybridization with direct sequencing in 20 prostate samples from 10 hormone refractory prostate cancer patients. Each patient was underwent biopsy in hormone sensitive period and consecutive biopsy followed by hormonal refractory period. EGFR was analyzed by direct sequencing for exons 18-24 and Her2 for exons 19 and 20. Amplification and mutation was compared with clinicopathologic features.RESULTS: On analysis of FISH for EGFR, gene amplification were observed in 6 (30.0%) out of 20 samples. On sequencing analysis of EGFR, EGFR mutations were detected in 3 (30%) of the 10 prostate cancer patients.Only one case revealed newly developed deletion mutation in EGFR exon 19 with hormone refractory status. The EGFR mutations were found in exon 18 (2 cases), exon 19 (5 cases), and in exon 23 (2 cases) with the same hormonal sensitive and refractory status. Of them, 6 mutations showed amino acid change and these amino acid changes occurred in both hormone sensitive and hormone refractory specimens. EGFR mutations were not associated with ductal type but acinar type in adenocarcinoma prostate cancer. No significant correlation was found in shifting of mutation between hormone sensitive and refractory status. EGFR mutations or amplification were not significantly associated with hormonal refractory status but associated with prognosis in each hormone sensitive or refractory status. There was no Her2 mutation in prostate cancers.CONCLUSION: EGFR deletion mutation and gene amplification may be occurred in advanced prostate cancer, which appear to play a significant role in the hormonal refractory pathway and be associated with poor prognostic factor.