Role of MFN2 gene as prognostic biomarker for cutaneous squamous cell carcinoma recurrence

Abstract

Although vast amount of research has been done on genes related to cancers, it remains unclear whether Mitofusin2 (MFN2) functions as a tumor suppressor or oncoprotein in cancer progression. The impact of MFN2 on carcinogenesis is likely to be more complicated than expected, so further research is needed. In this study, I aimed to investigate the effect of MFN2 on the pathogenesis of cutaneous squamous cell carcinoma (cSCC) and analyzed the expression of MFN2 in cSCC tissue and investigated the influence of MFN2 expression on the biological behavior of cSCC. In this retrospective study, 111 cSCC patients treated with Mohs micrographic surgery (MMS) at the Department of Dermatology in Severance hospital from 2000 to 2017 were reviewed. MFN2 expression was examined by immunohistochemistry in 111 specimens, 93 from primary cSCC patients with no recurrence and 18 cSCC patients with recurrence. Correlation between various clinicopathologic factors including MFN2 expression and recurrence were analyzed. Moreover, the influence of MFN2 on biological behavior of cSCC cells was investigated in vitro. In the 111 surgical samples, immunoreactivity against MFN2 was low in 65 (58.6%) cSCC tissues and high in 46 (41.4%) cSCC tissues. Recurrence-free survival was significantly related to tumor size, differentiation status, and expression of MFN2, according to the Kaplan-Meier analysis. In multivariate analysis using age, gender, lesion site, level of MFN2 expression as cofactors, MFN2 expression was an independent risk factor for recurrence of cSCC with a hazard ratio of 8.262 (95% CI, 2.070-32.974; p=0.003). The proliferative, migratory, and invasive abilities of the cells were significantly decreased after MFN2-knockdown than control cells (all p<0.001). In conclusion, it was found that MFN2 expression is a significant indicator of poor prognosis among patients with cSCC and MFN2 has a strong influence on the behavior of cSCC cells in vitro. This study suggests that MFN2 may act as an oncogene by affecting the aggressiveness of cSCC and can be used as a biomarker to predict the prognosis of cSCC. 피부암과 연관된 유전자에 대한 연구는 많이 이루어졌지만, 아직 MFN2가 종양을 억제하는 역할을 하는지 암을 유발하는 역할을 하는지는 명확하게 알려져 있지 않다. MFN2가 암 발생에 미치는 영향은 생각보다 복잡할 것으로 사료되고 있어, 이에 대한 추가적인 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 피부 편평세포암의 발병 및 재발에 MFN2가 어떤 역할을 하는지 연구하고자 하였다. 본 연구는 후향적 분석 연구와 생체 외 실험으로 구성되어있다. 2000년부터 2017년 사이에 세브란스병원 피부과에서 피부 편평세포암을 모즈미세도식수술로 수술한 111명의 환자들을 대상으로 하였다. 93명의 비재발군 환자에서 얻은 초기 조직과 18명의 재발군 환자에서 얻은 초기 조직의 면역조직염색을 통해 MFN2의 발현을 평가하고 재발과의 연관성을 분석하였다. 다양한 임상 병리학적 인자들과 MFN2의 발현 정도가 재발과 연관이 있는지 또한 분석하였다. 생체 외 실험에서는 피부 편평세포암 세포주를 사용하여 MFN2의 발현에 따라 세포의 증식, 이동, 침투능력이 어떻게 변화하는지 확인하였다. 면역화학염색 결과 111개의 조직 중 65개(58.6%)의 검체에서 MFN2가 낮은 발현을 보였고, 46개(41.4%)의 검체에서 높은 MFN2의 발현을 보였다. 환자들의 재발 여부를 추적 관찰한 결과 재발 없이 생존하는 기간은 종양의 크기, 분화도, MFN2의 발현 정도와 통계학적으로 유의미한 상관관계를 보였다. 또한 나이, 성별, 종양의 위치, MFN2의 발현 정도를 포함하여 다변량분석을 시행하였을 때, 피부 편평세포암의 재발에 MFN2의 발현만이 유의미한 위험 인자로 작용하였다. 생체 외 실험에서는 피부 편평세포암 세포주에 siRNA를 핵내주입하여 MFN2 유전자를 녹아웃시켰다. RT-qPCR과 Immunocytochemistry에서 각각 MFN2 mRNA와 MFN2 단백질이 감소하는 것을 확인하였다. 이와 같은 실험군 세포주와 대조군에서 세포 증식 실험을 하였고, 실험 결과 MFN2의 발현이 감소된 세포주에서 대조군보다 세포 증식이 감소한 것을 확인하였다. 세포 이동 실험에서도 MFN2의 발현이 감소된 세포주에서 대조군보다 이동 능력이 감소한 것을 확인하였고, 세포 침투 실험에서도 MFN2의 발현이 감소된 세포주에서 대조군보다 침투 능력이 감소한 것을 확인하였다. 요약하자면 본 연구는 임상적 데이터를 분석한 후향적 연구를 통해 MFN2의 발현이 피부 편평세포암의 나쁜 예후와 관련이 있음을 밝혔고, 실험실 연구 결과 MFN2가 피부 편평세포암 세포주의 행동에 영향을 미친다는 것을 밝혀내었다. 이에 MFN2 유전자가 피부 편평세포암의 재발 및 예후의 예측인자로서 사용될 수 있음을 제시하는 바이다.