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Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery > Volume 48(9); 2005 > Article
Korean Journal of Otorhinolaryngology-Head and Neck Surgery 2005;48(9): 1143-1153.
The Extent of Chromosomal Losses and the Status of CpG Methylation in Squamous Cell Carcinoma of the Head and Neck.
Kwang Jae Cho, Min Sik Kim, Mun Gan Rhyu, Seung Ho Cho
1Department of Otolaryngology-Head and Neck Surgery, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea. choshent@catholic.ac.kr
2Department of Microbiology, College of Medicine, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea.
두경부 편평세포암종에서 단측성 염색체 소실 범위와 메틸화 양상
조광재1 · 김민식1 · 유문간2 · 조승호1
가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실1;미생물학교실2;
주제어: 단측성 염색체소실메틸화두경부암.
ABSTRACT
BACKGROUND AND OBJECTIVES:
Carcinogenesis is known to arise as a result of the accumulation of genetic alterations including unilateral chromosomal losses and epigenetic modification. In this study, we investigated the extent of chromosomal losses and the status of CpG methylation in squamous cell carcinoma of the head and neck in relation to the clinicopathologic factors.
SUBJECTS AND METHOD:
A total of 20 tumor foci from 12 cases were examined wtih PCR-based loss of heterozygosity (LOH) analysis using a panel of 41 microsatellite markers on 8 chromosomes and a total of 10 tumor foci from 5 cases were examined with methylation-specific PCR on 2 extragenic regions of the 3 cancer-linked genes.
RESULTS:
In 20 tumor foci, LOH was found most frequently on the chromosome 8p. Multiple tumor foci of a given case had the same or a similar extent of chromosomal losses and yielded an overall mean value of 5.5 per tumor focus. Even though the tumor foci showed histological homogeneity, they revealed genetical heterogeneity. The relation between methylation changes between the paired normal mucosa and tumor site was variable and 10 tumor sites examined for the methylation status of 6 extragenic regions showed 21 (35%) hypomethylation changes, 6 (10%) hypermethylation changes, and 33 (55%) no methylation changes. The degree of methylation changes indicated the tendency to cluster in the range of U1 and M1 low-grade changes. With respect to relationship between bet methylation changes and clinicopathologic factors, hypomethylation changes were dominant in those cases with increased depth of invasion.
CONCLUSION:
These results showed that multiple intratumoral foci of the head and neck cancer patients were generally under the influence of a similar level of chromosomal losses and hypomethylation changes.
Keywords: Loss of heterozygosityMethylationHead and neck cancer

교신저자:조승호, 150-713 서울 영등포구 여의도동 62  가톨릭대학교 의과대학 이비인후과학교실
              전화:(02) 3779-1140 · 전송:(02) 783-8160 · E-mail:choshent@catholic.ac.kr

서     론


  
악성 종양은 복잡하고 다양한 세포의 유전적 변이에 의하여 발생 및 진행하는 것으로, 여기에 관여하는 대표적인 유전인자를 크게 두 가지로 분류하여, 암유전자(oncogene)의 활성화와 암억제유전인자(tumor suppresor gene)의 불활성화에 의한 것으로 알려지고 있다.1) 두경부암의 경우에도 암유전자의 증폭과 암억제유전자의 유전적 변이에 대한 세포유전학적 연구들이 이루어지고 있는데2) 특히 암억제유전자의 단측성 염색체소실(loss of heterozygosity)은 두경부암에서 발견되는 가장 흔한 유전적 변이로3) 타장기에서도 암억제유전자들이 위치하는 것으로 알려진 부위의 염색체소실은 높은 빈도로 발견되며 또한 임상적 예후와도 밀접한 관련이 있는 것으로 보고되고 있다.4) 한편 위장관암에서는 병변의 조직학적 분화도와 형태가 매우 다양하여 이질적인 양상을 보이며 또한 각 병변마다 소실된 염색체가 다르지만 그 소실 범위, 즉 염색체 소실 개수는 같거나 유사하여 특정 유전자의 개별적인 소실보다는 전체 염색체의 소실 범위가 더 예후와 관련이 있으며 다양한 암 진행에 있어서 중심적 역할을 한다고 알려지고 있다.5)
   단측성 염색체소실과는 달리 유전자의 변화와 무관하게 암의 발생 및 진행과 관련된 또 다른 기전이 DNA 메틸화(methylation)이며 일반적으로 종양억제유전자 촉진자(promoter)의 과메틸화(hypermethylation)와 암유전자 촉진자의 저메틸화 또는 비메틸화(hypo- or demethylation)가 암의 진행과 관련이 있다고 알려져 있다.6) 이러한 메틸화는 정상조직에서 조직의 종류에 따라 그 정도가 달라 발현의 차이를 보이며7) 암세포에서는 광범위 저메틸화와 국소적 과메틸화를 동시에 보이며 다양한 저메틸화 및 과메틸화 변화가 관찰된다. 한편 암조직에서 국소적 DNA 과메틸화가 빈번하게 관찰되지만 광범위한 DNA 저메틸화 변화가 암과 관련된 과메틸화 변화에 비하여 양적으로 우세하여 이러한 광범위 DNA 저메틸화가 암종의 형성 및 진행에 보다 더 중요한 역할을 하는 것으로 알려지고 있다.8)9)
   본 연구에서는 두경부암에서 염색체 소실의 범위와 메틸화의 다양성을 조사하여 그 임상적 의의를 찾고자 두경부암에서 빈번하게 염색체 소실을 보이거나 암억제유전인자가 위치한다고 알려진 염색체 3p, 4p, 5q, 8p, 9p, 13q 17p 및 18q 각각에서 5개(17p에서는 6개), 총 41개의 극소위성 표지자를 이용하여 염색체소실의 범위를 알아보았으며, p16, hMLH1, RABGEF1 3개의 유전자 각각의 상역(upstream) 2군데(CpG island와 non-island CpG), 총 6곳의 유전자외역(extragenic region)에서 메틸화 양상을 조사하였다.

대상 및 방법

대상 환자 및 종양 조직
   2002년 9월부터 2004년 9월까지 본원에서 두경부암으로 절제술을 시행받은 환자들 중 12예를 대상으로 하였다. 12예 중 한 예를 제외하고 모두 남자였으며 평균 연령은 59.5세(26
~72세)였다. 10예는 원발암, 2예는 국소 재발암(상악동암 1예, 구강설암 1예)이었으며 모두 편평세포암종으로 일차 종양의 위치는 구강설 5예, 편도 4예, 상악동 1예, 비강 1예, 후두 1예였다. 술 후 조직학적 국소병기는 American Joint Committee on Cancer 분류(2002)에 따라 T1 1예를 제외하고 모두 T2 이상이었으며 경부 림프절병기는 N0 3예를 제외하고 모두 N2 이상이었다(Table 1). 단측성 염색체소실 분석을 위하여 12예 모두에서 종양 조직과 종양발생 장기의 정상 점막조직을 각각 얻었으며 12예 중 4예에서는 동일 암종 내 다병소 분석을 위하여 암종 내에서 각각 떨어져 있으면서 조직학적으로 분명하게 구분되는 2개 이상의 병소 및 전이 림프절에서 조직을 채취하여 총 20병소의 종양조직을 얻었다. 메틸화 분석은 12예 중 5예에서 시행하였으며 5예로부터 역시 종양 조직과 종양발생 장기의 정상 조직을 각각 얻었으며 종양 조직은 5예 중 2예에서의 동일 암종 내 다병소 및 전이 림프절을 포함하여 총 10병소였으며 정상 조직은 5예로부터 림프절, 점막, 샘 등을 포함하여 총 9개의 조직을 채취하였다.

DNA 추출
  
포르말린 고정, 파라핀 포매 조직을 7 μm 두께로 절단하여 유리슬라이드에 고정한 후 정상세포와 종양세포를 구분하기 위하여 hematoxylin-eosin염색을 하였다. 40배율의 입체현미경 아래에서 미세절제를 시행하였으며, 종양 부분은 전체 암 조직 중 70% 이상이 종양 세포임을 확인하였다. 미세절제한 단일표본 조각은 1 μl Tween 20-Proteinase K 조직용해액에 용해하였다. 조직용해액에 용해된 조직은 37℃에서 3시간, 50℃에서 9시간 방치하였고 95℃에서 5분간 proteinase K를 비활성화 시켜준 후 PCR에 의한 DNA증폭에 사용하였다. 이와 같은 방법으로 얻은 용해된 조직액 중 평균 100 μl를 단측성 염색체소실 분석을 위하여, 그리고 평균 500 μl를 메틸화분석을 위한 bisulfite 변형에 사용하였다.

단측성 염색체소실 분석
   PCR을 통한 주형 DNA의 증폭은 이전에 기술된 조작법으로, 방사성동위원소(α-32P dCTP, PerkinElmer, Boston, MA)를 이용한 "다중, 고온시작법"(multiplex hot-start method)을 적용하였다.5) 각 PCR 과정은 두 쌍의 시발체(primer)를 사용하여 주형-시발체 혼합액을 가열한 후 dNTP와 Taq DNA 중합효소(Takara Taq, Takara, Shiga, Japan)를 첨가하였다. Thermocycler(iCycler, Bio-Rad, Hercules, CA)에서 주형 DNA 1 μl를 다음과 같은 방법으로 32회 시행하여 증폭하였다;10 μl의 반응혼합물을 94℃에서 1분간 변성, 58
~64℃에서 1분간 불림, 72℃에서 1분간 확장시킴. 증폭된 산물 중 5 μl를 7 M urea가 포함된 polyacrylamide gel에서 1500 volt로 3시간 전기영동한 후 radioluminograph scanner(BAS 2500, Fuji Photo Film Co. Ltd. Kanakawa, Japan)을 이용하여 확인하였다. 전기영동상의 대립유전자배열 신호의 선택 강도를 측정하기 위해 TINA image software(Raytest Isotopenmegerate GmbH, Straubenhardt, Germany)의 신호 강도 측정 기능을 이용하였다.
   단측성 염색체소실은 8개의 염색체 완(3p, 4p, 5q, 8p, 9p, 13q, 17p 및 18q)에서 41개의 표지자 조합을 사용하여 결정하였다.
   단측성 염색체소실의 분석은 유전자불안정(microsatellite instability)이 없는 경우 정상 DNA의 이형 대립유전자 신호의 상호 비율에 대한 종양 DNA의 대립유전자 신호의 상대적 비율을 계산하여 단측성 염색체소실을 판정하였다. 염색체 결손을 의미하는 신호 강도의 감소는 정상 대립유전자 신호 강도와 비교할 때 상대비 환산값 0.65에서 가장 구분이 잘되었다. 이 환산값은 단측성 염색체소실을 결정하는 최저 경계선으로 적용되었으며, 완전한 소실을 보인 대립유전자 신호는 육안으로 식별이 가능하였다.

메틸화 분석

Sodium bisulfite를 이용한 DNA 변형
  
용해된 조직액 90 μl에 3M NaOH 10 μl를 넣어 37℃에서 10분간 변성 시킨 후 2.3 M sodium bisulfite 1040 μl와 10 mM hydroquinon 60 μl에 녹여 50℃에서 12시간 동안 배양하였고 Wizard DNA purification resin(Promega Corp., Madison, WI)을 이용하여 제조자의 설명에 따라 정제하였다. 변형된 DNA에 100% 에탄올 2.5 ml와 연어 정소 DNA 1 μl를 첨가하여 최종적으로 침전시켰으며 침전물을 70% 에탄올로 세척한 후 말려서 5 mM Tris buffer (pH 8.0) 35 μl에 녹였다.

DNA 증폭 및 메틸화-비메틸화 비율 분석
   DNA증폭은 단측성 염색체소실 분석 때와 동일한 PCR 반응물 및 기기, 조건에서 시행하였다. Bisulfite로 처리하여 변형된 DNA 1 μl를 방사성동위원소(α-32P dCTP, PerkinElmer)로 표지하고 "다중, 고온시작법"으로 32회 증폭하였다.
   PCR산물 중 5 μl를 7.5% polyacrylamide gel에 가한 후 radioluminograph scanner(BAS 2500, Fuji Photo Film Co. Ltd.)를 이용하여 확인하였다.
   메틸화와 비메틸화 각각 두 개의 대조 DNA를 다양한 농도로 혼합(총량의 PCR농도는 20 ng/μl로 유지) 한 후 증폭시켜 얻은 메틸화 및 비메틸화 띠의 상대적 강도에 따라 표준곡선을 구하였다(Fig. 1). 주형-시발체 혼합액에서 메틸화 및 비메틸화 대조 DNA의 구성 비율은 일정한 직선상(linearity)을 보여주었으며 대조 MSP 띠의 표준 곡선을 근거로 메틸화 및 비메틸화 띠의 상대적인 비율을 완전 비메틸화(U, 0
~20%가 메틸화로 구성), 불완전 비메틸화(Um, 21~40%가 메틸화로 구성), 균형적 메틸화(UM, 41~60%가 메틸화로 구성), 불완전 메틸화(uM, 61~80%가 메틸화로 구성), 완전 메틸화(M, 81~100%가 메틸화로 구성)의 5개 단계(grade)로 구분하였다. 

비메틸화 및 메틸화 특이 PCR 시발체
  
포르말린 고정 조직에서 DNA는 500bp 이하의 조각으로 되어있으며 이를 안정적으로 증폭하기 위하여 150 bp 이하의 작은 조각까지도 용이하게 확인할 수 있는 MSP 시발체를 p16, hMLH1, RABGEF1 각각의 CpG island와 non-island CpG에 대하여 도안하였다(Table 2). 시발체 염기서열(sequence)은 MethPrimer software(http://www.urogene.org/methprimer/)를 이용하여 선택하였다.

통계 분석
  
정상 점막에 대한 종양조직의 메틸화-비메틸화 구성 비율의 변화와 임상병리적 인자와의 상관관계는 Window용 SPSS version 10.0을 이용하여 Chi-square test(for trend), Fisher's exact test(p<0.05)로 분석하였다.

결     과

단측성 염색체소실의 분석
   12예로부터 얻은 총 20개 병소 모두에서 유전자불안정성(microsatellite instability)은 발견되지 않았으며, 총 160개의 염색체(820개의 극소위성 표지자)를 검사하여 110개의 염색체(318개의 극소위성 표지자)에서 대립유전자 소실이 관찰되었다(Table 3, Fig. 2).
   개별 염색체별 소실 빈도를 분석해 보면 8p 염색체완에서 소실이 가장 빈번하게 관찰되었으며, 18q 염색체완에서 염색체 소실이 가장 드물게 발견되었다[3p(12/20), 4p(15/20), 5q(12/20), 8p(19/20), 9p(14/20), 13q(16/20), 17p(14/20), 18q(8/20)].
   12예 20개 병소 모두에서 적어도 1개 이상의 염색체 소실이 있었고 8개 염색체 모두에서 염색체 소실을 보이는 병소는 없었으며 각 병소별 염색체 소실 개수는 평균 5.5개였다. 두 개 이상의 다병소를 포함한 4예(증례 1
~4) 중 2예에서는 병소 간에 소실된 염색체 번호와 개수가 일치하였으나 나머지 2예(증례 2, 4)에서는 소실된 염색체의 개수가 병소 간 1개의 차이를 보였으며 특히 증례 4에서는 4번 염색체가 병소 간에 동일하게 소실되었지만 소실된 대립유전자의 위치는 병소마다 달랐다(Table 4).

메틸화의 분석
   5예로부터 10개의 종양조직 및 9개 정상조직, 총 19개의 조직을 얻어 메틸화 특이 PCR을 시행하여 3개의 유전자 각각의 상역 2군데, 총 6곳의 유전자외역에서 메틸화 양상을 조사하였다(Table 5, Fig. 3).
   10개의 종양조직 각각의 6곳의 유전자외역에서 상응하는 정상 점막에 대한 종양조직의 메틸화-비메틸화 구성 비율의 변화 양상 및 정도를 알아보기 위하여 메틸화-비메틸화 구성 비율의 변화를 저메틸화 변화는 U1(한 단계 변화, 예를 들면 UM→Um 또는 Um→U)에서 U4(네 단계 변화, M→U)까지, 과메틸화 변화의 경우에는 M1(예를 들면 UM→uM 또는 uM→M))에서 M4(U→M)까지, 각각 4단계로 분류하였으며 저메틸화 변화(U1
~U4에 해당)는 21곳(35%), 과메틸화 변화(M1~M4에 해당)는 6곳(10%), 메틸화의 변화가 없는 경우는 33곳(55%)에서 발견되었다. 메틸화 변화를 보인 27곳 중 17곳(63%)에서 U1 또는 M1에 속하는 약한 변화를 보였으며 메틸화-비메틸화 구성 비율이 완전 비메틸화에서 완전 메틸화로(M4), 또는 완전 메틸화에서 완전 비메틸화로 변화(U4)하는 심한 변화는 보이지 않았다(Table 5, Fig. 4). 상응하는 정상 점막에 대한 종양조직의 메틸화-비메틸화 구성 비율의 변화와 임상병리적 인자와의 상관관계를 알아보기 위하여 메틸화-비메틸화 구성 비율의 변화를 점수화(M4=-4, M3=-3, M2=-2, M1=-1, no change=0, U1=1, U2=2, U3=3, U4=4)하였으며 종양 침윤 깊이의 경우 hMLH1 upstream 1.2 kbp hMLH1 upstream 700 bp, p16 upstream 1 kbp는 2 cm 이하인 예에 비하여 2 cm 이상인 예에서 통계적으로 유의하게 비메틸화 변화(경향:trend)가 더 우세(차이)하였으며, p16 upstream 200 bp RABGEF1 upstream 8 kbp, RABGEF1 upstream 200 bp의 경우에는 종양 침윤 깊이에 따른 메틸화 변화에 있어 통계적으로 유의한 차이나 경향(변화 양상과의 관련성)을 보이지 않았다. 경부림프절 전이의 경우 hMLH1 upstream 1.2 kbp p16 upstream 1 kbp에서만 경부림프절 전이의 유무에 따른 메틸화 변화가 통계적으로 유의한 차이를 보였으며 6곳의 유전자외역 모두에서 경부림프절 전이의 유무와 메틸화 변화의 양상 간에는 통계적으로 유의한 관련성을 보이지 않았다(Table 5).

고     찰

  
암에서 나타나는 변화들 중 가장 주목할 만한 것은 염색체상에서 빈번하게 관찰되는 단측성 염색체소실이다. 유전표지자(microsatellite marker)를 이용하여 각 염색체상의 단측성 염색체소실을 관찰함으로써 소실 부위에 존재하는 종양억제유전자의 불활성화를 간접적으로 추정할 수 있으며 또한 여러 예후인자들과의 연관성을 조사함으로써 암의 발생 및 진행과의 관련성을 알아 볼 수도 있다.3) 두경부암에서 단일 염색체상의 단측성 염색체소실과 여러 예후인자들과의 관련성을 조사한 보고에서는 단측성 염색체소실이 조직 침윤, 경부림프절전이, 재발, 치료에 대한 저항성, 생존율 등 임상병리적 인자 전반에 걸쳐 모두 나쁜 예후인자로 작용하여 임상병기와 더불어 두경부암의 예후를 예측할 수 있는 인자로 이용될 수 있는 가능성을 제시하였다.10)
   두경부암에서의 단측성 염색체소실은 3p, 8p, 9p, 10q, 11p, 13q, 17p, 18p에서 보고되었으며 이 중 가장 빈번하게 일어난다고 알려진 부위는 3p, 9p21, 17p13이다.11) 본 연구에서 이용된 염색체는 지금까지 연구되어 보고된 암억제유전인자가 위치하는 염색체들로 각각의 염색체에서 5개의 극소위성 표지자를 실험하였고 2개 이상의 소실을 보인 경우를 본질적인 소실로 의미있는 유전자변이로 고려하였으며 지금까지의 보고와는 달리 8p 염색체완에서의 소실이 가장 빈번하였다(Table 3 and 4).
   한편 암의 발생 및 진행이 특정 염색체의 변이보다 소실된 전체 유전인자의 양과 더 관련이 있다는 사실들이 제시되고 있다. 두경부암의 단측성 염색체소실에 대한 한 연구에서는 대립유전자 소실분율(fractional allelic loss)이 림프절전이 및 종양의 분화도와 연관이 있다고 하여 단일 염색체의 평가보다는 이와 같은 유전자 변이의 축적에 대한 전반적인 평가가 종양의 생물학적 행태와 임상적 예후를 예측할 수 있는 보다 나은 세포 유전학적 척도가 될 수 있음을 보여주었다.12) 본 연구에서는 다병소 분석을 시행한 4예 12병소에서 각 증례마다 소실된 염색체가 서로 다른 다양한 유전적 변이를 보였으나 한 암종 내에서의 병소 간에는 염색체의 소실 범위는 유사하거나 동일하여 두경부암에서 한 암종 내의 모든 병소가 동일한 수준의 염색체 소실을 보임을 알 수 있었다. 그리고 암세포에서 나타나는 특정 부위의 유전자 결손은 부모로부터 유전된 한 쪽 대립유전자의 변이에 이어서 다른 한 쪽의 정상적인 대립유전자가 상실되어 생기며, 결국 그 유전자가 기능을 제대로 발휘하지 못하여 암으로 발전하게 되는 것으로 알려져 있으나,13) 본 연구에서는 증례 4의 경우 동일한 4번 염색체에서 소실된 대립유전자의 위치가 병소마다 달라 암의 발생 및 진행에 있어 two-hit 이론에 의한 특정 염색체상의 유전자 기능 소실보다는 염색체의 소실 범위가 더 중요할 수 있음을 보여 주었다(Table 3 and 4).
  
염색체소실의 범위는 암의 발생 장기(기관)에 따라 차이를 보이는데 Kim 등5)은 단측성 염색체소실을 이용한 위암의 다병소 분석에서 한 종양 내에서도 병소의 위치에 따라 조직학적 이질성을 보이지만 유사한 염색체 소실 범위를 보이며 그 평균 개수는 3개로 4개 이상 고위 소실의 경우 진행암의 빈도가 유의하게 높았다고 하였다. Kwon 등14)은 역시 단측성 염색체소실을 이용한 이면성(biphasic) 조직형을 보이는 식도암에 대한 연구에서 평균 7개의 염색체 소실이 관찰되었으며 특이한 점은 침윤암에서 보다 오히려 초기암인 상피내암에서 이차성 단측 염색체소실의 빈도가 더 높은 결과를 보여 암의 진행을 위해서는 적정 범위의 유전적 변이가 필요하며 그 이상의 변이가 일어난 경우는 오히려 더 이상 암의 진행이 이루어지지 않고 상피내암으로 머무르는 것으로 추측 하였다. 본 연구의 경우에는 평균 5.5개의 염색체 소실이 관찰되었으며 염색체 소실 범위에 따른 종양의 침윤 깊이나 경부림프절 전이의 유무와 같은 임상병리적 인자와의 상관관계는 확인할 수 없었으나(Table 4) 이상의 다른 연구 결과들을 토대로 암종의 진행이 염색체 소실범위와 밀접한 관련성이 있으며 또한 암이 발생하는 각 기관마다 염색체 소실 범위가 다르고 암의 진행을 좌우하는 적정 염색체 소실범위가 있는 것으로 해석할 수 있겠다.
   위암의 경우 한 암종 내에서도 서로 다른 조직학적 형태가 혼재하여 다양한 조직학적 형태 및 세포 분화도를 보이는 경우가 많고 병소 간 평균 1개정도의 염색체소실의 차이를 보이며, 유방암의 경우에도 조직학적으로 증식성 병변, 관상피내암 및 침습성 암조직을 모두 포함하고 있는 매우 비균질적인 형태(intratumoral heterogeneity)를 나타내고 병소 간 평균 2개내지 3개 정도의 염색체 소실의 차이를 보인다.5)15) 그러나 암종이 단일 클론에서 발생하여 일련의 유전적 변이 과정을 거쳐서 진행하는 것인지 혹은 여러 클론에서 기원하여 각각 진행함으로써 다양하고 비균질적인 조직학적 구성과 병소간의 유전적 변이의 차이를 보이는 것인지에 대한 논란과 연구는 계속되고 있다. 두경부암의 90
~95%를 차지하는 편평세포암종에서는 일부 식도암을 제외하고, 다른 장기의 암종과는 달리 한 암종내에서 다양한 조직학적 형태와 분화도가 혼재되어 있는 경우는 드물며, 본 연구의 결과에서도 한 종양 내에서의 조직학적 비균질성은 관찰되지 않았다. 그러나 염색체상에서 관찰한 경우 두 개 이상의 다병소를 포함한 4예(증례 1~4) 중 2예에서는 병소 간에 소실된 염색체 번호와 숫자가 일치하는 동일한 대립유전자 소실을 보였지만 나머지 2예(증례 2, 4)에서는 병소 간 1개의 염색체 소실의 차이를 보였으며 특히 증례 4의 경우에는 4번 염색체가 병소 간에 동일하게 소실되었지만 소실된 대립유전자의 위치는 병소마다 달라 유전자적으로는 병소 내 비균질성(intratumoral heterogeneity)을 보였다(Table 3 and 4).
  
상유전자 변화(epigenetic modification:hypermethylation or hypomethylation)에 의한 유전자의 발현 조절은 정상 조직에서도 일어나며 특징적으로 조직의 종류에 따라 다른 양상(cell-type-specific manner)을 보여 maspin 유전자의 경우 유선 및 전립선상피와 피부 및 점막 각화세포(keratinocyte) 등 에서는 촉진자역의 비메틸화로 발현이 되는 반면 피부 모섬유세포, 림프구, 심장, 간, 골수 등에서는 과메틸화로 maspin이 발현되지 않는 것을 관찰할 수 있다.7)
   일반적으로 고형암은 전사 유전자(coding gene) 근처의 GC-풍부역(rich region)에서 저메틸화된 CpG island의 과메틸 변화16)와 과메틸화된 non-island CpG의 저메틸화 변화17)를 흔히 보인다. 본 연구의 경우에도 이러한 종양에서의 메틸화 변화는 매우 다양한 양상 및 정도를 보여 동일한 유전자가 증례에 따라 과메틸화 변화, 저메틸화 변화, 변화가 없는 경우 등 다양한 변화를 보였으며 저메틸화 변화가 과메틸화 변화에 비하여 3배 정도 더 빈번하였다. 그 정도에 있어서는 완전 비메틸화된 CpG island가 완전 메틸화의 변화를 보이거나 또는 완전 메틸화된 non-island CpG가 완전 비메틸화 변화를 보이는 심한 변화는 관찰되지 않았으며 주로 1단계정도의 변화만을 보이는 약한 변화가 주를 이루었다(Fig. 4).
   정상조직에서 주로 비메틸화 상태에 있는 암억제유전자 상역(promoter region)의 CpG island가 메틸화되면서 유전자의 발현이 억제되어 이것이 암의 발생 및 진행과 관련이 있다는데 대하여는 많은 연구가 이루어 졌고 또한 잘 알려져 있지만 전사 유전자(coding gene)와 위치상 떨어져 있으면서 주로 과메틸화 상태로 존재하는 반복염기서열의 non-island CpG에서 일어나는 저메틸화 변화가 암종에서 어떤 기전으로 어떤 역할을 하는지에 대하여는 아직 알려진 바가 많지 않다.18) 2가지의 기전이 제시되고 있는데 첫째는 저메틸화가 암유전자(proto-oncogene)를 간접적으로 활성화 시키거나 단측성 염색체소실과 같은 염색체의 불안정성을 조장하여 암의 발생 및 진행에 일정 역할을 한다는 것이다.19) 또한 CpG 메틸화가 염색질을 농축시켜 결과적으로 전사인자의 접근을 막아 발현을 억제하는 반면 광범위한 저메틸화 변화는 세포 증식 및 이동과 관련하여 전사능(transcriptional activity)의 비정상적인 상승을 초래하여20) 암종의 진행에 관여하며 따라서 병기와 관련하여 암전구단계 및 초기암의 경우 과메틸화와,16) 진행암의 경우 저메틸화와8)17) 관련이 있는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서도 메틸화 변화와 임상병리적 인자와의 관계에 있어 종양 침윤의 깊이가 깊을수록 저메틸화의 경향을 보였다(Table 5). 또한 최근 암과 DNA 과메틸화의 관련성을 근거로 개발되어 시도되고 있는, DNA 메틸화 억제를 통한 암치료 방법과 관련하여 이러한 메틸화 억제요법이 암종에서의 과메틸화 측면만을 볼 경우 단기간의 효과를 얻을 수 있을지 모르나 오히려 궁극적으로는 재발암 및 잔존암의 진행을 더욱 조장하는 결과를 초래할 수 있다는 주장도 있어18) CpG island에 대한 과메틸화 분석과 동시에 DNA 저메틸화 분석 또한 암의 발생 및 진행과 관련하여 병행하여 이뤄져야 할 중요한 연구 분야로 생각된다.

결     론

   두경부암에서 다양한 유전적 변이와 메틸화 양상이 관찰되지만 한 암종 내 여러 병소들은 동일한 또는 유사한 정도의 염색체 소실 범위를 보인다. 또한 이러한 병소들에서 저메틸화 변화가 우세하고, 종양의 침윤 깊이와의 관련성을 보여 두경부암은 일정 수준의 염색체 소실 범위의 영향을 받으며 저메틸화 변화를 통하여 암종의 진행에 관여하는 것으로 사료된다.
   향후 두경부암에서 단측성 염색체소실의 범위에 따른 유전자 분류(allelotyping)와 임상병리적 인자간의 관련성을 근거로 이를 임상에 적용한다면 기존의 형태학적 진단 및 분류에 의존한 치료 방법의 한계를 보완할 수 있을 것으로 기대된다. 이를 위해서는 좀 더 많은 증례에서 염색체 소실의 범위를 관찰하여 유전자 분류를 위한 기준점(cut-off point)을 확정하여야 하며 더 나아가 이러한 유전적 분류에 의한 맞춤치료(Tailored Therapy)전략이 기존의 형태학적 분류에 의한 방법과 비교하여 생존율의 차이를 보이는지 알아보아야 할 것으로 사료된다.


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