Identification of genetic origin in bilateral breast cancer

Abstract

[한글]

양측성 유방암은 발생한 시간적 차이를 기준으로 synchronous tumor와 metachronous tumor로 나누어 질 수 있다.

각각의 경우에 양측성 유방암에서 암세포의 clonality를 구분하는 것은 예후를 예측하고 치료에 이용하기 위해 매우 중요하다. 그러나 synchronous 종양과 metachronous종양에서 각 종양이 한 원발암에서 유래한 전이 암인지 각기 독립적인 다른 clone에서 유래된 종양인지를 정확하게 증명하기는 어렵다.

본 연구에서는 metachronous, synchronous 양측성 유방암에서 genetic origin 구분하기 위하여 분자 생물학적인접근을 시도하였다.

먼저, 기존에 이용되었던 x chromosome inactivation assay를 이용하여 분석해 보았으나, 이 방법은 결과를 분석하는데 나타나는 오류와 여성에게만 이용할 수 있는 등의 몇 가지 한계가 있었다.

이를 보완하기 위해 array-based genomic DNA hybridization을 수행하고 결과를 분석하였다. 본 실험에 앞서homotypic experiment, dye swapping tests, spikes hybridization등의 실험을 통해array- based CGH에서 유전자 특이적인 hybridization의 정확성, 재현성이 있음을 증명하였다. Array-based CGH결과는 metachronous tumor 3

예에서 synchronous tumor 3예에서 보다 많은 유전자 변화가 있음을 보여주었다.

궁극적으로, synchronous 또는 metachronous 양측성 유방암에서 서로 다른 기원을 가진 암 조직은genomic DNA 발현 패턴이 다르며, 이러한 유전자 패턴 분석 방법을 이용하여 전이에 의한 재발인지, 이차적 원발 종양인지를 구분할 수 있는 가능성을 제시 하였다.

[영문]

Bilateral breast cancer (BBC) can be divided into two groups; synchronous and metachronous cancer. In case of both metachronous and synchronous tumors, it remains unclear whether the BBC represents the coincidental occurrence of two independent primary cancers or concurrently identified metastasized tumor from contralateral breast cancer. In later case, two tumors are considered to be of same genetic origin. Understanding about the genetic origin of BBC is very important for prognosis prediction and proper treatment.

In this study, we employed two different technologies in order to assess genetic and epigenetic changes in tumor, which allow us to determine the genetic characterization of BBC. At first, results from X-chromosome inactivation assay were unable to indicate their genetic origin in bilateral breast cancer.

There were some limitations of using X chromosome assay for clinical application in bilateral breast cancer patients. Because of tumor heterogeneity, one marker located on the X chromosome was insufficient for comparing cancer origin in bilateral breast cancer.

Thus, array based CGH pattern analysis was utilized to identify genomic origin in BBC. To evaluate the specificity of the hybridized spot signal on array CGH chip and experimental bias from dye labeling efficiency, we performed homotypic experiment, dye swapping test, and the hybridization with known DNA control spikes. We confirmed that our array-based CGH system specifically recapitulated the genomic changes in target preparation. Different genomic DNA changes were 2%±2.20 in synchronous pairs, whereas the changes were 14.3%±10.6 in metachronous pairs.

In conclusion, our results suggested that bilateral breast cancers which originated from different clones have different chromosomal imbalance patterns. The array based-CGH is considered as a useful tool for direct detection of genome profiles.