SF3B1 유전자 변이에 의한 맥락막 흑색종

맥락막 흑색종이란?

인간의 안구는 크게 세 층으로 이루어져 있는데, 제일 바깥쪽은 공막이라 하고, 중간은 맥락막, 제일 안쪽은 망막이라 한다. 맥락막은 스폰지 모양의 막으로 혈관이 풍부하게 분포해 있으며 망막에 영양을 공급하는 역할을 한다.

맥락막 흑색종은 공막과 망막의 중간층인 맥락막에 발생하는 흑색종이다. 시간이 지날수록 맥락막 흑색종이 커지고, 이로 인해 망막박리(신경망막이 망막색소상피층과 분리되는 질병)가 생겨 시력을 상실하게 된다. 또한 암이 몸의 다른 부위로 전이되고 이로 인해 사망할 수도 있다. 이러한 맥락막 흑색종이 가장 흔히 전이되는 장기는 간이다. 미국 보건연구원에 의하면 미국과 캐나다에서 매년 1,680~2,240명의 맥락막 흑색종 환자가 새롭게 발병하고, 발병률은 인구 1백만 명 당 6~7명 정도이며, 대부분 중년층에서 발병한다. 유전적 요인에 의한 맥락막 흑색종은 아주 드문 편이고, 과도한 자외선 노출이 가장 중요한 환경적 요인으로 알려져 있다.

맥락막 흑색종은 전사체 종류에 따라 전이 정도가 달라지게 되는데, 그 결과 몇 가지 하위그룹으로 나뉘어진다. 1급 맥락막 흑색종의 경우 거의 전이되지 않으나, 2급은 대조적으로 쉽게 전이되며, 미분화된 상피 종양세포를 생성하는 경향이 있다. 전체 맥락막 흑색종의 40%가 2급 종양으로 공격적인데, 최근 BAP1 유전자의 기능 손실 돌연변이가 보고되었으며, 이는 염색체 3p21.1에 위치한 BRCA1 유전자에 관련된 단백질 변이와 연관성이 있다는 것이 밝혀졌다.

맥락막 흑색종과 관련한 유전자 변이

본 연구에서는 종양 샘플을 엑솜(exome) 해독을 통하여 GNAQ 유전자 변이가 포도막 흑색종에 영향을 준다는 사실을 밝혔다. 또 SF3B1 유전자 돌연변이로 인한 p.Arg625Cys의 변이가 생어시퀀싱(Sanger sequencing)으로 확인되었다. 추가적으로 실시한 15개 엑솜 샘플의 SF3B1 유전자를 조사하였으나, 625번 아미노산을 제외하고 다른 변이는 발견되지 않았다.

SF3B1 변이

SF3B1 변이는 최근 엑솜을 클러스터링한 결과에서 골수이형성증후군(MDS; myelodysplastic syndrome)와 만성 림프종 백혈병(CLL; chronic lymphocytic leukemia)에 관련성을 보였다. 본 연구는 맥락막 흑색종에 관련된 SF3B1 변이를 세인트 루이스의 워싱턴대학에서 엑솜으로 재분석 한 것이다. 연구를 위해 임상 조직병리학적 검사와 통계분석을 거친, 맥락막 흑색종 조직이 수집되었다. 간에 전이된 원발성 종양의 DNA 샘플은 Quick Gene DNA whole blood kit S를 사용하여 혈액에서 DNA를 분리하였다. RNA는 cDNA로 변환되어 사용되었다.

엑솜 분석 결과, 맥락막 흑색종의 DNA 샘플 19개에서 SF3B1 변이를 확인하였다. 맥락막 흑색종의 주요 SF3B1 돌연변이의 통계치를 나타낸 것이다.

특히 맥락막 흑색종의 SF3B1 변이로 인한 12개의 아미노산 치환을 나타낸 것이다. 특히 아미노산 625번에서 발생한 변이는 골수이형성증에도 관련이 있었으며, SIFT 알고리즘에 의해 단백질 변형의 위험영역으로 예측되었다. 또 SF3B1 변이들은 대립유전자의 wild type과 mutant의 비율이 동일하게 나타났다.

유전체 재조합 비교분석(aCGH; array–comparative genomic hybridization)으로 전체 유전체의 copy number를 확인하였다. 종양 샘플은 SF3B1 변이의 wild type 23개와 mutant 7개가 사용되었다. GNAQ 또는 GNA11 유전자의 종양 발생 돌연변이의 활성화는 전체 맥락막 흑색종의 약 85%에서 발생하고, 전암반점(악성 암이 되기 전 단계)을 포함한 모든 단계에서 발견된다.

GNAQ, GNA11 변이들은 종양의 예후에 연관성이 없지만, 이후 발생한SF3B1, BAP1 변이들은 종양의 진행에 있어서 뚜렷한 차이를 보이며, 서로 반대 반응을 발현시키는 역할을 하였다.

SF3B1 mutant 변이로 인한 종양을 가진 환자는 wild type에서 보다 낮은 전이율을 보인다. 그러나, BAP1 변이가 있는 환자에서는 높은 전이율과 빠른 발생속도를 보였다. 이러한 맥락막 흑색종 환자의 SF3B1 변이로 인한 종양 억제 기능을 상반되는 기능의 BAP1 변이로 확인하였다.

포도막 흑색종 환자의 생존율과 SF3B1 변이 상태와 BAP1 변이 상태이다. SF3B1 변이의 경우, wild type보다 mutant에서 맥락막 흑색종 치료의 개월수에 따른 생존율이 높았으며, BAP1 변이의 경우에는 반대로 wild type에 비해 mutant에서 치료의 따른 생존율이 현저히 낮았다.

SF3B1 변이로 인한 RNA의 발현 영향을 확인하기 위해, Illumina Bead Array 플랫폼을 사용하여 1급 종양의 SF3B1 mutant 5개 샘플과 wild type 6개 샘플을 분석하였다.

SAM 분석을 통하여 1급 맥락막 흑색종의 SF3B1 mutant와 SF3B1 wild type의 유전자 발현 프로파일을 비교한 것이다.

맺음말

본 연구는 SF3B1 변이를 엑솜으로 재분석한 것으로, RNA splicing에 대한 SF3B1 의 역할을 확인한 것이다. 또 맥락막 흑색종의 진행 정도에 따라 타겟 치료법의 효과를 올리기 위해, SF3B1 변이와 BAP1 변이의 발현 단백질을 확인하였다. 그 외에도 엑솜시퀀싱을 통해 GNAQ 또는 GNA11 유전자와 같은 종양발생 돌연변이의 활성화를 확인하여 맥락막 흑색종의 치료법 연구에 도움이 되길 기대해본다.