동시성 다발성 대장암의 면역유전체 발현양상 분석

Abstract

Background and Objectives: Synchronous colorectal cancers (SCRC) are defined as having more than one primary colorectal cancer at the time of the initial diagnosis. The molecular characteristics of SCRC are not fully understood despite their importance in determining targeted therapy such as immune checkpoint blockade. The aim of this study was to compare molecular characteristics, including microsatellite instability (MSI) and somatic mutations between synchronous tumors. Materials and methods: From 2012 to 2014, 100 patients with SCRC treated with surgical resection were retrospectively reviewed. Clinical, pathologic, and molecular characteristics, including MSI and tumor infiltrating lymphocytes (TILs), were analyzed for all tumor lesions in SCRC patients. The Bethesda panel was used to assess the MSI status, and two or more altered microsatellite markers were classified as high MSI (MSI-H). The density of TILs was determined as a percentage of all mononuclear cells over the stromal area on hematoxylin and eosin-stained sections, based on the recommendation of the International TILs Working Group. Whole exome sequencing (WES) was performed on 18 tumors from 9 patients who had at least one MSI-H tumor to evaluate the intertumoral heterogeneity of SCRC. Results: SCRC showed male predominance and a higher rate of MSI-H and right-sided location compared to solitary colorectal cancer. MSI-H tumors were more frequently located in the right colon (68.4% vs 33.7%, p = 0.011) and had a higher proportion of mucinous adenocarcinoma (15.8% vs 0%, p < 0.001) and a high density of TILs (57.9% vs 25.0%, p < 0.001) than MSS tumors. Among the 100 SCRC patients, 12 had at least one MSI-H tumor, and 5 showed discordant MSI status. Patients with discordant MSI status did not differ from those with concordant MSI status in terms of recurrence-free survival or overall survival. In WES analysis, most synchronous tumors shared only a few variants in the same patient (0.09-0.36%), except for one patient (6.5%). The concordance rates for BRAF, KRAS, PIK3CA, and NRAS of synchronous tumors in the same individual were 66.7%, 66.7%, 55.6%, and 66.7%, respectively. However, almost all synchronous tumors had different mutant subtypes among them, even when they shared the same mutated gene. Conclusion: In this study, SCRC showed a discordance rate of 5% in MSI status and a high discordance rate in somatic variants. As intertumoral heterogeneity may affect the response to target therapy, molecular analysis of all tumor lesions in a single patient is recommended in determining the treatment strategies for SCRC. |연구목적: 동시성 다발성 대장암은 첫 진단 당시에 하나 이상의 대장직장암이 있는 것으로 정의된다. 동시성 다발성 대장암의 분자병리학적 특성은 면역관문 억제제와 같은 표적 치료를 결정하는데 매우 중요함에도 불구하고 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 따라서 본 연구는 현미부수체 불안정성(microsatellite instability, MSI), 체성 변이 등 동시성 다발성 종양 간 분자병리학적 특성에 대해 비교하고자 하였다. 연구방법: 2012년부터 2014년까지 동시성 다발성 대장암으로 수술적 절제를 받은 100명의 환자를 후향적으로 분석하였다. 한 환자 내의 각각의 종양에 대해서 MSI, 종양 침윤 림프구를 포함한 각종 임상적, 분자병리학적 특성을 분석하였다. MSI 상태를 평가하기 위해 Bethesda panel이 사용되었고 2개 이상의 현미 부수체 표지자에 변화가 있는 경우를 High MSI (MSI-H)로 분류하였다. 종양 침윤 림프구의 밀도는 International TILs Working Group의 지침에 근거하여 간질 영역에서 단핵 세포가 발견되는 비율로 결정되었다. Whole exome sequencing (WES)은 MSI-H 종양을 최소 하나 이상 가지는 9명의 환자의 18개 종양에 대해 시행되었고, 이를 통해 동시성 다발성 대장암의 종양간 이질성을 평가하였다. 연구결과: 동시성 다발성 대장암은 단일 대장암에 비해 남성에 호발하고 높은 빈도의 MSI-H, 그리고 우측 대장에 위치하는 경향을 보였다. MSI-H 종양은 MSS종양에 비해 우측 대장에 더 잘 발생하고(68.4% vs 33.7%, p = 0.011), 점액선암종의 비율이 높았으며(15.8% vs 0%, p < 0.001), 종양 침윤 림프구의 밀도 또한 높은 것(57.9% vs 25.0%, p < 0.001)으로 나타났다. 전체 100 명의 동시성 다발성 대장암 환자 중에 12명이 최소 하나 이상의 MSI-H 종양을 가졌고, 이 중 5명은 MSI 불일치를 보였다. MSI 불일치를 보인 환자들은 무병생존율 및 전체 생존율에서 MSI 일치를 보인 환자들과 유의한 차이를 보이지 않았다. WES 분석에서 대부분의 환자들은 종양 간 매우 적은 분율(0.09-0.36%)의 변이를 공유하였는데, 한 명의 환자에서만 6.5%로 높은 분율의 변이를 공유하는 것으로 확인되었다. 같은 환자 내에서 동시성 종양간 BRAF, KRAS, PIK3CA, NRAS 유전자의 일치율은 각각 66.7%, 66.7%, 55.6%, 66.7%였다. 그러나 대부분의 동시성 종양이 같은 유전자 변이를 공유하더라도 서로 다른 하위 유형의 변이를 가지고 있었다. 결론: 동시성 다발성 대장암은 MSI 상태에 있어서는 5%의 불일치율을 보였고, 체성 변이에 있어서는 상당히 높은 불일치율을 보였다. 종양간 이질성이 표적 치료에 대한 반응에 영향을 줄 수 있으므로, 한 환자 내에 존재하는 여러 개의 종양에 대해 분자병리학적 분석을 시행하는 것은 동시성 다발성 대장암의 치료 전략 수립을 위해 반드시 권장된다.