대장 상피종양에서 비정상적인 CpG Island의 과다메틸화

Abstract

본 연구에서는 31 예의 대장 샘종, 30 예의 대장 샘암종과 10 예의 말초혈액을 대상으로 항암유전자 및 암 관련 유전자 11개, 즉 APC (adenomatous polyposis coli), COX-2 (cyclooxygenase 2), E-cadherin (epithelial cadherin), GSTP1 (glutathione S-transferase pi 1), hMLH1 (human mutL homologue 1), MGMT (O-6 methylguanine-DNA methyltransferase), p16, p14, RASSF1A (Ras association domain family member 1), THBS1 (thrombospondin 1) 및 TIMP3 (tissue inhibitor metalloproteinase 3)의 메틸화 여부를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 말초혈액에서는 5개의 유전자(MGMT, E-cadherin, APC, RASSF1A, THBS1)에서 20―30%의 과다메틸화가 확인되었으며, 대장 샘종에서 메틸화 빈도는 GSTP1과 TIMP3를 제외한 9개의 유전자에서 12.9―74.2%의 분포를 보였다. 또한, 대장 샘암종에서는 TIMP3 유전자를 제외한 10개의 유전자에서 과다메틸화를 보였고 그 범위는 3.3―100%였다. 말초 혈액과 비교해 볼 때에 대장 샘종 및 샘암종에서는 각 증례 당 적어도 하나 이상의 유전자에서 메틸화를 보였으며 그 범위는 1―9개로, 유전자의 동시 메틸화를 확인할 수 있었다. 또한 메틸화를 보이는 유전자의 평균 개수는 말초 혈액에서 1.1개, 대장 샘종이 4.6개, 대장 샘암종 6.1개로서 말초 혈액, 대장 샘종, 대장 샘암종 순으로 과다메틸화를 보이는 유전자의 수가 증가되는 것을 관찰할 수 있었다. 좌, 우측 대장 샘암종에서 11개의 유전자의 메틸화를 분석한 결과 빈도의 차이를 보이는 9개의 유전자 가운데 6개의 유전자에서 우측 대장 샘암종의 메틸화의 빈도가 높은 것으로 확인됐으나, 그 중 hMLH1 유전자의 메틸화 비율이 30% 이상의 유의한 차이를 보였다. 즉, 좌측 대장 샘암종의 hMLH1 유전자의 메틸화 빈도는 총 15 예 중 1 예에서 관찰되어 6.7%의 비율인데 반해 우측 대장 샘암종의 hMLH1 유전자의 메틸화 빈도는 총 15 예 중 7 예에서 관찰되어 46.7%의 높은 비율을 보였다. 이상의 결과로 볼 때 대장암 발생과정에서 관련 유전자들의 과다메틸화는 대장 샘종 단계에서 증가하기 시작하며 여러 유전자들의 동시 과다메틸화를 초래하고 암종 발생에는 많은 유전자들의 과다메틸화가 관여함을 알 수 있었다. 그리고 hMLH1 유전자의 과다메틸화가 우측 대장암의 발생에 밀접하게 연관이 있을 것으로 생각된다.

The aberrant methylation of promoter CpG (cytosine-guanine dinucleotides) islands is known to be a major inactivation mechanism of tumor-related genes. The colorectal epithelial neoplasia is one of the tumors whose tumor-related genes frequently undergo aberrant methylation of their promoter CpG islands in the carcinogenesis. Hypermethylation of various genes in colorectal epithelial neoplasia have been reported. However, previous studies of the concurrent methylation for multiple tumor-related genes in colorectal cancer and in its precursor lesion have been limited. This study was performed to investigate the concurrent methylation of tumor-related genes in colorectal epithelial neoplasia and to elucidate the frequency of methylation in right- and left-sided colon cancers. Total 71 cases (including 30 colorectal adenocarcinomas, 31 adenomas, and 10 peripheral bloods) were analyzed for the frequency of methylation of 11 tumor-related genes (APC (adenomatous polyposis coli), COX-2 (cyclooxygenase 2), E-cadherin (epithelial cadherin), GSTP1 (glutathione S-transferase pi 1), hMLH1 (human mutL homologue 1), MGMT (O-6 methylguanine-DNA methyltransferase), p16, p14, RASSF1A (Ras association domain family member 1), THBS1 (thrombospondin 1), and TIMP3 (tissue inhibitor metalloproteinase 3)) using methylation-specific polymerase chain reaction. Of these, 10 genes except for TIMP3 were methylated in colorectal adenocarcinomas at frequencies ranging from 3.3 to 100%, whereas adenoma cases demonstrated variable methylation frequencies for nine genes except for GSTP1 and TIMP3, ranging from 12.9 to 74.2%. In contrast, five of these genes were methylated at frequencies of 20―30% in peripheral bloods. Apparently, the average number of these genes methylated per case was 1.1, 4.6, and 6.1 in peripheral blood, adenoma, and colorectal adenocarcinoma, respectively. Notably, the incidence of hMLH1 gene methylation was higher in right-sided colon cancer (46.7%, 7 out of 15 cases) than in left-sided colon cancer (6.7%, 1 out of 15 cases). Taken together, these findings suggest that CpG islands methylation of tumor-related genes plays a role in early and concurrent events during colorectal carcinogenesis. The promoter methylation of hMLH1 gene is likely to have an association with the pathogenesis of right-sided colon cancer.