고등급 상부 요로 상피 세포암 (UTUC) 에서의 종양 내 이질성과 변이 특성 연구

Abstract

상부 요로상피암종 (UTUC)은 일반적으로 근치적 신요관 절제술 후에야 정확한 등급과 병기가 가능하기 때문에 환자에게 큰 부담이 됩니다. 비침습적 저등급 종양은 보존적 치료가 가능하지만, 종양 내 이질성으로 인해 정확한 진단이 어렵습니다. 본 연구에서는 고등급 상부 요로상피암종 내에서 종양 내 이질적인 고등급 (HG) 및 저등급 (LG) 성분 (LGC)의 유전적 특징 및 임상병리학적 틍징을 비교했습니다. 추가적으로 침습적 HG UTUC를 비침습적 HG UTUC와 비교하는 연구를 진행했습니다. . 수술로 절제된 총 242건의 UTUC (비침습적 HG 48건, 비침습적 LG 76건, 침윤성 HG 118건)를 평가했습니다. 수술 전 생검에서 LG으로 진단된 6건의 비침습적 UTUC 사례는 각각 HGC, LGC 및 수술 전 생검 영역에서 전체 엑솜 시퀀싱 (WES)을 위해 선정되었습니다. 나머지 236건은 WES 데이터에서 표적 유전자를 검증하기 위해 바코드 태깅 시퀀싱 (BT-seq)을 거쳤습니다. 또한, HG (n=95)과 LG (n=23)의 UTUC 그리고non-invasive (n=44)와 Invasive (n=137) UTUC 돌연변이 시그니처를 비교하기 위해 TCGA 공개 데이터를 추출하여 분석했습니다. 종양 내 이질적 구성 요소 내의 분자 병태 생리를 이해하기 위한 WES 결과, HRAS 및 FGFR3 돌연변이가 HG 및 LG 구성 요소 간에 공통적으로 나타났으며 추가로 진행한 TCGA analysis에서도 확인되었습니다. BT-seq 결과, HRAS, FGFR3 돌연변이에 따른 HG, LG 그룹간 유의한 차이는 없었습니다. 따라서 추가로 수술로 절제된 HG UTUC (비침습성 48명, 침습성 118명)를 평가했습니다. 비침습 UTUC 환자들은 침습적 UTUC 환자들에 비해 암으로 인한 사망이 없었으며 암 특이적 생존율 (CFS) (P <0.001)과 무재발 생존율 (RFS) (P <0.001)이 더 우수했습니다. 비침습성 UTUC는 침습성 UTUC에 비해 수술전 복부컴퓨터 단층촬영 (CT) 등급 시스템에서 낮은 등급 (P <0.001), 조직학적종양 내이질성 (P =0.018), 수술전 소변 세포학 진단의 불일치 (P =0.018), Urothelial carcinoma in situ가 없는 경우 (P <0.001)와 상관관계가 있는 것으로 확인되었습니다. 또한 HRAS mutation의 변화는 약간 유의미했지만 (P =0.058), 침습적 UTUC에서 더 빈번하게 나타났습니다. HRAS 돌연변이의 존재는 신장에 위치한 종양 (P =0.012), 높은 방사선학적 등급 (P =0.049), 병리학적 T 병기가 높은 종양 (P =0.034), 높은 AJCC 병기 (P =0.045) 및 종양내 이질성 (P <0.001)과 상관관계가 있었습니다. FGFR3 돌연변이의 존재는 Urothelial carcinoma in situ 의 부재(P <0.001)와 유의한 상관관계가 있었습니다. HRAS mutation 여부로 비교했을 때, 수술전 복부CT에서 낮은 등급 및 종양 내이질성 (각각 P =0.045 및 P <0.001)과 관련이 있는 반면, FGFR3 돌연변이는 종양 내 암종이 없는 것과 관련이 있었습니다 (P <0.001). CSS와 RFS는 HRAS 돌연변이가 있는 환자 (5년 생존율, 각각 66.7% 및 59.2%)와 없는 환자 (70.4%, P =0.33; 70.4%; P =0.16) 간에 유의한 차이가 없었습니다. FGFR3 돌연변이가 있는 환자는 생존율이 더 좋은 경향을 보였지만, FGFR3 돌연변이가 없는 환자에 비해 CSS에서 통계적 유의성을 충족하지는 못했습니다 (5년 생존율, 95.0% 대 65.2%; P =0.2). 그러나 FGFR3 돌연변이가 있는 환자는 HRAS돌연변이가 없는 환자보다 RFS가 유의하게 더 나은 것으로 나타났습니다 (5년 생존율, 95.2% 대 61.7%; P =0.044). 결론적으로 HG UTUC와 LG UTUC의 유전전 마커 또는 뚜렷한 임상병리학적 차이는 없었지만, 수술 전 방사선학적, 세포학적, 조직학적, 분자학적 특징에 따라 수술 전 비침습적 HG 비침습성 UTUC를 의심할 수 있습니다. 비침습적 HG UTUC는 우수한 예후를 보이므로 덜 공격적으로 치료해야 합니다.|Upper tract urothelial carcinoma (UTUC) is a high burden for the patient, since accurate grading and staging is usually only available after radical nephroureterectomy. Although, non-invasive, low-grade (LG) tumor can be treated conservatively, intra-tumoral heterogeneity precludes correct diagnosis. We herein compared the genetic features of intra-tumoral heterogeneous high-grade (HG) and LG components (LGC) within a HG UTUC. A total 242 surgically resected UTUC (48 non-invasive HG, 76 non-invasive LG and 118 infiltrative HG) cases were evaluated. Six non-invasive UTUC cases with the pre-operative biopsy diagnosed as LG, were selected for whole exome sequencing (WES) in the areas of HGC, LGC, and pre-operative biopsy, respectively. The other 236 cases were undergone Barcode-tagging sequencing (BT-seq) for validation of the target gene from WES data. In addition, public data from Oncoplot was extracted and analyzed to compare HG (n=95) and LG (n=23) UTUC and HG non-invasive (n=44) invasive (n=137) UTUC mutational signatures. To understand the molecular pathophysiology within the heterogeneous components of the tumor WES was performed. WES results showed that HRAS and FGFR3 mutations were common between the HG and LG components, which was also confirmed by further TCGA data analysis. BT-seq results showed no significant differences in HRAS and FGFR3 mutations between HG and LGC groups. Consequently, additional evaluation was conducted on surgically resected HG UTUC (48 non-invasive, 118 invasive). Non-invasive UTUC patients exhibited no cancer-related deaths compared to invasive UTUC, showing superior Cancer-Specific Survival (CFS) (P <0.001) and Recurrence-Free Survival (RFS) (P <0.001). Non-invasive UTUC correlated with lower preoperative abdominal computed tomography (CT) grading (P <0.001), intra-tumoral histological heterogeneity (P =0.018), discrepancy in preoperative urine cytology diagnosis (P =0.018), and absence of Urothelial Carcinoma in situ (P <0.001) compared to invasive UTUC. Additionally, while the variation in HRAS mutation showed slight significance (P =0.058), it appeared more frequently in invasive UTUC. The presence of HRAS mutation correlated with tumor location in the kidney (P =0.012), higher radiological grading (P =0.049), higher pathological T staging (P =0.034), higher AJCC staging (P =0.045), and intra-tumoral heterogeneity (P <0.001). The presence of FGFR3 mutation correlated with absence of Urothelial Carcinoma in situ (P <0.001). When comparing HRAS mutations, it was associated with lower preoperative abdominal CT grading and intra-tumoral heterogeneity (P =0.045 and P <0.001, respectively), while FGFR3 mutation was associated with absence of intra-tumoral cancer (P <0.001). CSS and RFS showed no significant difference between patients with HRAS mutation (5-year survival, 66.7% and 59.2%, respectively) and those without (70.4%, P =0.33; 70.4%; P =0.16). Patients with FGFR3 mutation displayed a trend toward better survival, although statistical significance in CSS compared to those without FGFR3 mutation was not met (5-year survival, 95.0% vs 65.2%; P =0.2). However, patients with FGFR3 mutation exhibited significantly better RFS than those without HRAS mutation (5-year survival, 95.2% vs 61.7%; P =0.044). In conclusion, while there were no distinct genetic markers or clear clinicopathological differences between HG UTUC and LG UTUC, suspicion of preoperative non-invasive HG UTUC can be based on radiological, cytological, histological, and molecular characteristics. Non-invasive HG UTUC demonstrates a favorable prognosis, thus warranting less aggressive treatment approaches.