암의 위성 불안정성

게시자: Dr. Ly Thi Thanh Ha – Vinmec High-Tech Center 의료 유전학 부서

STR(Short Tandem Repeats) 또는 SSR(Simple Sequence Repeats)이라고도 하는 Microsatellites는 2~6개의 뉴클레오티드를 포함하는 반복 시퀀스입니다. 이 반복서열은 15~65회 반복될 수 있으며 일반적으로 유전자의 코딩 영역 근처에 위치하며, 때때로 인트론 영역 또는 기타 비암호화 서열 영역과 같은 다른 영역에 위치하기도 합니다.

1. 암의 미세위성 개요

각 마이크로 위성은 2개의 주요 영역으로 구성됩니다.

  • 중심핵
  • 주변 측면

미세위성 불안정을 유발하는 변화는 주로 코어 영역에서 발생합니다.

정상 조직에서 세포는 복제 오류(MMR(Mismatch Repair)라고도 함)를 복구하는 능력이 있습니다. 그러나 암세포의 경우 다음과 같은 MMR 유전자의 돌연변이로 인한 기능 상실 MSH2, MSH6, MLH1, PMS2… 복구 과정에서 오류가 발생하여 DNA가 수정되지 않습니다.

MSI의 주요 메커니즘은 복구 시스템의 결함과 함께 복제 중 DNA의 DNA 미끄러짐으로 인해 여러 반복이 추가되거나 삭제됩니다. 그 이후로 많은 연구에서 미세위성 불안정성이 종양 형성과 성장에 관여한다고 결론지었습니다.

미세위성 불안정성은 3가지 그룹으로 나뉩니다.

  • 고도의 미세위성 불안정성(MSI-H)
  • 낮은 수준의 마이크로위성 불안정성(MSI-L)
  • 안정적인 마이크로위성 또는 마이크로위성 불안정성(MSS) 없음

임상적으로 MSI-L 및 MSS 그룹은 이제 거의 하나의 그룹으로 간주됩니다. 미세위성 불안정성 및 암 치료법을 감지하기 위한 지식과 기술의 발전으로 과학자들은 MSI-H 환자의 면역요법에 대한 좋은 반응을 입증했습니다. 그 이후로 FDA(식품의약국)는 MSI-H/MMR 환자의 치료에 키트루다의 사용을 승인했습니다.

2. MSI 검출 방법

  • 면역조직화학(IHC)

Microsatellite 불안정성은 MLH1, MSH2, MSH6 및 PMS2를 포함한 4가지 MMR 단백질을 통해 간접적으로 반영될 수 있습니다. 면역조직화학 (MSI-IHC). 결과가 네 가지 단백질 중 하나의 발현을 나타내지 않으면 MMR 결핍(결핍 MMR)을 의미합니다. 4개의 단백질이 모두 동일하게 발현되면 MMR(숙련된 불일치 복구 – pMMR) 발현이 있습니다. MSI-H와 동등한 dMMR에 대한 결과.

면역조직화학 MSI는 간단하고 실제로 적용하기 쉽고 결과는 매우 안정적입니다. 그러나 어떤 경우에는 dMMR이 MSI-H와 동일하지 않습니다. 예를 들어 MSH6 유전자의 돌연변이로 인한 dMMR은 MSI-H의 진단 기준과 동일하지 않을 수 있으며, 반대로 MSI0H 양성 결과는 다른 복구 경로로 인한 것일 수 있습니다. 4가지 단백질 외에 따라서 일부 연구에서는 정확도를 높이기 위해 MSI 면역조직화학 및 분자 분석의 조합을 제안합니다.

  • PCR 기반 방법

이 방법은 동일한 조직 샘플에서 종양 세포와 정상 세포의 미세위성 상태 비교를 기반으로 합니다. 국립 암 연구소는 상태 마커로 3개의 다중 뉴클레오티드 반복 D2S123, D5S346 및 D17S250과 함께 2개의 단일 뉴클레오티드 반복, BAT-25 및 BAT-26을 사용할 것을 권장합니다. 한 영역의 불안정성을 MSI-L이라고 하고 2개 이상의 영역이 불안정한 경우를 MSI-H라고 합니다. 이 방법은 위성의 안정성을 직접 평가하지만 몇 가지 일반적인 경우만 검토할 수 있습니다.

현재 이 방법은 민감도와 특이도가 높아 미세위성 안정성 평가의 표준이 되고 있습니다. 위의 5개 시퀀스(Bethesda 패널이라고도 함)를 사용하는 방법 외에도 과학자들은 정확도를 높이기 위해 8개의 시퀀스(Promega 패널)를 사용하는 방법도 연구했습니다.

  • 차세대 시퀀싱(NGS)

차세대 시퀀싱 테스트는 암의 여러 요인을 동시에 평가하는 시대를 열었습니다. NGS를 통해 의사는 MSI, 오류 수정과 관련된 유전자 돌연변이, TMB(Tumor Mutational Burden)와 같은 요인을 동시에 평가할 수 있습니다. 2017년 MSK의 IMPACT는 종양 조직 샘플에서 MSI를 검출하는 데 사용하도록 승인되었습니다. 위의 방법과 비교하여 IMPACT의 결과는 92% 이상 유사합니다. 그리고 최근에는 Foundation 1 CDX도 MSI 평가를 위해 FDA의 승인을 받았습니다.

유전자 기술 이미지
복제 중 DNA의 미끄러짐으로 인한 미세위성 불안정의 원인을 나타내는 이미지. 현재 의료유전학과에서 미세위성 불안정성 평가(MSI) 시험을 시행하고 있다.

참조:

  1. Li, K., Luo, H., Huang, L. et al. Microsatellite instability: 종양 전문의가 알아야 할 사항에 대한 검토. 암 세포 Int 20, 16(2020). https://doi.org/10.1186/s12935-019-1091-8
  2. Yampolsky, LY (2016). 돌연변이와 게놈 진화. 진화 생물학 백과사전, 77–83. doi:10.1016/b978-0-12-800049-6.00170-0