Impact of germline RAD51D mutations on breast cancer: susceptibility to DNA-damaging agents

Abstract

BRCAness refers to a deficiency in homologous recombination (HR)-mediated DNA repair, and numerous repair effector proteins are associated with HR. Germline mutations in HR-related genes significantly increase the lifetime risk of breast, ovarian, and other cancers; thus, the concept of BRCAness has been extensively studied. Understanding the impact of a variant in HR genes is crucial for developing appropriate treatment strategies for hereditary breast cancer. Recent studies have shown that RAD51D plays an important role in maintaining genomic integrity. In this study, we aimed to investigate the association between germline RAD51D mutations and breast cancer (BC) in experimental and clinical settings. We observed a decrease in RAD51 expression in RAD51D-deficient triple-negative breast cancer (TNBC) cells in vitro. We analyzed the impact of RAD51D-deficiency on drug sensitivity in vitro to identify targetable vulnerabilities in RAD51D-deficient tumors. The efficacy of DNA-damaging agents was evaluated in RAD51D- deficient tumors using TNBC cell lines. RAD51D-deficient TNBC cells were significantly more sensitive to cisplatin, and marginally more sensitive to olaparib than wild-type TNBC cells. In a clinical setting, fourteen cases of BC with germline pathogenic or likely pathogenic mutations in RAD51D were identified through multigene panel testing in the PLEASANT study. Clinicopathological features of germline RAD51D-mutated BC were identified by statistically comparing the clinical data of mutation carrier and non-carrier groups. Compared to 1446 wild type cases of BC, they appeared to be more aggressive. The proportion of patients with TNBC was higher and larger tumors (32 cm) were more common. RAD51D-deficient tumors showed better pathological complete responses, defined as ypT0 ypN0, to neoadjuvant chemotherapy (NAC), consistent with our experimental data. RAD51D contributes to protecting genomic integrity, and RAD51D-deficiency confers susceptibility to aggressive BC. RAD51D-deficient tumors were shown to have a phenotype similar to that of BRCA1-deficient tumors; therefore, they can be targeted by DNA-damaging agents such as platinum-based chemotherapy or PARP inhibitors.

BRCAness 란, 상동 재조합에 의해 매개되는 DNA 복구 과정에 손상이 생긴 것을 말한다. 상동 재조합 과정에 수많은 단백질이 관여하고, 관련 유전자에 배선 돌연변이가 있을 경우에 유방, 난소암 등 암에 걸릴 위험이 증가하기 때문에 BRCAness 의 개념을 확장하려는 연구가 이어지고 있다. 상동 재조합과 관련된 유전자의 변이를 이해하는 것은 유전성 유방암의 적절한 치료 전략을 제시하는 데에 도움이 될 것이다. 최근에는 RAD51D 가 유전체 보존에 중요한 역할을 한다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 한국에서 배선 RAD51D 돌연변이와 유방암의 연관성을 조사하였다. 삼중 음성 유방암 세포주를 활용하여 RAD51D 의 발현을 억제한 유방암 세포에서 DNA 손상을 일으키는 항암제의 민감성을 확인하였다. RAD51D 기능이 불완전한 유방암 세포가 야생형 유방암 세포보다 cisplatin 에 더 민감하게 반응하고, olaparib 에 약간 더 민감하다는 것이 실험적으로 입증되었다. 더 나아가서 RAD51D 돌연변이를 갖는 유방암 환자의 임상 병리학적 특징을 분석하였다. 다중 유전자 패널 검사의 임상적 의의를 확인하고자 진행되었던 전향적 PLEASANT 연구에서 병원성, 또는 병원성 가능성이 있는 총 14 케이스의 RAD51D 변이가 확인되었다. 배선 RAD51D 돌연변이가 있는 유방암의 특징을 확인하고자, 돌연변이가 있는 유방암 환자 그룹과 야생형 유전자를 갖는 유방암 환자 그룹의 임상 데이터를 통계적으로 비교 분석하였다. 야생형 유전자를 갖는 유방암 1446 케이스와 비교했을 때, 야생형 유방암보다 더 공격적인 암의 특징을 보였다. 유방암 아형 중 삼중 음성 유방암이 가장 많이 차지하고 발병하였고, 종양 조직의 크기가 2 cm 보다 큰 케이스들이 유의미하게 많았다. 또한, RAD51D 돌연변이가 있는 유방암 환자 그룹이 야생형 유방암 환자 그룹보다 선행 항암 후 잔존 병변이 없는 병리학적 완전 관해가 더 잘 유도되는 것으로 나타났다. 이를 통해 RAD51D 기능이 불완전한 세포가 DNA 손상을 일으키는 항암제에 더 잘 반응하는 것을 실험적, 임상적으로 확인하였다. RAD51D는 유전체 보존을 유지하는 데에 기여하며, 이 유전자의 불완전한 기능은 공격적인 유방암에 대해 감수성을 부여하는 것으로 나타났다. RAD51D 돌연변이가 있는 유방암은 BRCA1 유전자에 돌연변이가 있는 유방암과 유사한 특징을 보였고, 이는 PARP 저해제나 백금 기반 항암제로부터 효과를 볼 수 있다는 것을 알 수 있다.