나. 고형암 Solid cancers
고형암에서 NGS 검사는 암의 일반적인 진단 이외에 다음과 같은 목적으로 시행될 수 있다:
- 표적 치료제 반응(예. EGFR, BRAF, ERBB2, ALK, ROS1, RET, NTRK 등)과 내성(예. KRAS 돌연변이)을 예측
- 면역 항암 치료 반응을 예측하는 microsatellite instability(MSI), 총 돌연변이 수(tumor mutation burden) 등의 검출
- TP53 등 예후와 관련된 유전자 변이 검출
- 미분화(undifferentiated) 및 원발불명(unknown origin) 암종의 진단 및 기원 추정
폐암 Lung cancer
폐암의 조직학적 분류는 크게 소세포성(small cell)과 비소세포성(non-small cell) 폐암으로 나뉘며 각기 다른 돌연변이 프로파일을 가진다. 특정 유전자의 돌연변이에 따라 암의 공격성이 달라진다는 것이 증명되면서 폐암의 항암치료에서 해당 암의 유전적 특성이 중요한 부분을 담당하게 되었다. 비소세포성 폐암에서 사용되는 gefitinib, erlotinib 등은 EGFR 억제제로 EGFR 유전자에 돌여변이가 있는 환자군에서 효과적이다. Crizotinib은 ALK 억제제로 EML4-ALK와 같은 융합유전자를 가진 환자군에서 유용하다. 이외에 ROS1, BRAF, KRAS 등도 치료 방향 결정에 사용할 수 있으며 같은 유전자라도 돌연변이 위치나 돌연변이 개수에 따라 암의 공격성이 변할 수 있기 때문에 NGS의 대용량분석이 도움이 될 수 있다.
폐암은 특히 조직검사를 하기 힘든 위치에 존재하는 경우들이 많기 때문에 종양으로부터 혈액으로 흘러나온 나온 순환 종양 DNA(circulating tumor DNA)을 대상으로 돌연변이 검사를 시행할 수 있는데, 돌연변이가 자주 발견되는 유전자인 EGFR, BRAF, ERBB2, KRAS, PIK3CA 등을 포함하는 타겟 NGS 패널로 분석할 수 있으며 실제 폐암 조직에 있는 돌연변이와 상관성이 높은 것으로 알려져 있다. 또한 EGFR 억제제를 사용하는 동안에 EGFR 유전자의 T790M 단백질 치환 돌여변이가 검출되면 약제 내성의 출현과 연관성이 높기 때문에 다른 약물로 교체를 하는 등 치료에 도움을 받을 수 있다.
위암 Gastric cancer
위암은 조직학적으로 장(intestinal)형과 미만(diffuse)형으로 나누었으나,[30] 최근 NGS 기법이 발달하면서 유전자 변이에 따른 분류가 도입되고 있고 그 예 중 하나는 현미부수체 불안정형(microsatellite instability, MSI), Epstein-Barr 바이러스(EBV), 염색체 불안정형(chromosome instability, CIN) 및 유전적 안정형(genomically stable, GS) 타입으로 나누는 것이다[31, 32]. MSI는 DNA 복제 과정에서 생긴 오류로 인한 불일치를 수선(mismatch repair, MMR)해주는 유전자의 이상으로 오류의 복구가 잘 되지 않는 것으로서 특히 특정 염기가 반복되는 microsatellite 부위에 이상이 많이 발생한다. 전통적인 방법으로는 PCR 검사를 하여 증폭 산물의 길이 변화를 측정하는 방법을 사용하였으나 최근 NGS 검사가 개발됨으로서 유전자 돌연변이와 함께 MSI를 한번에 함께 검사하는 것이 가능해졌다.
위암에서 돌연변이가 점 돌연변이가 자주 발생하는 유전자는 TP53, PIK3CA, KRAS, SMAD4, APC, TET2, ERBB2 등이 있으며 유전자 복제수 변화(copy number variation)는 ERBB2, CCNE1, KRAS, FGFR2, ZNF217, MYC, CCND1, CDK6 등이 있다[35]. 타겟 NGS 패널을 이용하면 비용효과적으로 많은 돌연변이를 검출할 수 있는데, 진행성 위암에서 TP53, SYNE1, CSMD3, LRP1B, CDH1, PIK3CA, ARID1A, PKHD 유전자에 대한 유전자량변이(copy number variation)이 유의미하게 검출되었다는 연구도 있다. 특히 ERBB2 유전자의 증폭은 ERBB2(HER2) 수용체에 대한 표적약물인 trastuzumab에 대한 반응과 연관이 있는 것으로 알려져 있으며 그 외에도 VEGFR2, VEGFA, FKBP12, PARP, CTLA4 등을 표적으로 하는 다양한 약제들이 임상시험 중에 있으므로 이와 관련된 유전자들을 검사하는 것이 중요하다.
대장직장암 Colorectal cancer
대장암은 용종(polyp)에서부터 선종(adenoma) 등을 거치면서 다단계 유전적 변화를 통해 발생하는 것으로 알려져 있으며 크게 두 가지 다른 유전적 경로에서 발생하는 것으로 밝혀졌다 첫 번째 유형은 염색체 불안정형(chromosome instability, CIN)으로 염색체의 변이가 심하고 APC 유전자의 변화로 시작되는 KRAS와 TP53 유전자의 순차적 돌연변이가 특징이다. 현미부수체 불안정형(microsatellite instability-high, MSI-H)은 부적합 DNA 교정(mismatch repair, MMR)에 관련된 유전자(MLH1, MSH2, PMS2 등)의 기능 소실로 현미부수체의 길이변이가 일어나는 것이 특징이며 여기에는 선천성으로 돌연변이를 가지고 태어나는 유전성 비용종성 대장암 증후군(hereditary nonpolyposis colorectal cancer, HNPCC) 환자들도 해당된다. CIN형의 대장암과 달리 MSI-H형의 대장암은 APC, KRAS 및 TP53 유전자의 돌연변이는 드물게 관찰되고 단백질 지령부위 내에 현미부수체가 포함된 TGFβIIR, ACVR2, BAX 등의 다양한 유전자들에서 체세포 돌연변이가 빈번하다.
EGFR 표적치료제는 현재 전이성 대장직장암의 치료에 이용되고 있다. KRAS 유전자의 돌연변이가 있으면 cetuximab이나 panitumumab 같은 EGFR 항체에 대한 저항성을 일으킬 수 있으므로 이러한 약제는 KRAS 돌연변이가 없는 종양에서 적용되어야 한다. 추가로 NRAS, BRAF, PTEN 등의 유전자 이상도 항-EGFR 치료에 대한 저항성과 관련이 있다.
출처: 식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 - 차세대염기서열분석 해설서