초록 배경: 키나아제 도메인 중복(Kinase domain duplication, KDD)은 최근 종양유발(onocogenic) 동인으로 인식되고 있다. 비소세포폐암에서 EGFR-KDD에 대한 치료 가능성은 이미 확립되어 있으며, 우리 연구진은 최근 EGFR 티로신 키나아제 억제제(tyrosine kinase inhibitors, TKIs)로 치료한 EGFR-KDD 보유 폐암에서의 내성 기전을 보고한 바 있다. 그러나 다른 수용체 티로신 키나아제에서 KDD의 빈도와 종양유발 역할은 여전히 불명확하다. 방법: 진행성 암 환자에서 KDD의 빈도를 조사하기 위해, 우리는 고심도 패널 시퀀싱 데이터에서 KDD를 검출하는 사내(in-house) 알고리즘을 개발하고, 서울대학교병원(Seoul National University Hospital, SNUH)에서 얻은 대규모 패널 시퀀싱 데이터로 그 성능을 평가하였다. 간단히 말해, 본 알고리즘은 임상 NGS 데이터 처리를 위해 수정된 GATK best practice 파이프라인에서 연성 클립(soft clips)을 포함하는 읽기(reads)를 수집한다. 이후 수집된 읽기는 일치하는 위치와 삽입 크기(insert size)에 따라 군집화되며, 각 군집의 근거(분할(splitting) 및 포괄(spanning) 읽기 수)를 수집하여 초기 후보군의 집합을 도출한다. 마지막으로, 표적 유전자 비특이(non-target genes) 또는 일관된 결과와 같은 위양성(false-positive) 후보를 품질관리 후 제거한 뒤, 초기 후보군을 수작업으로 추가 검토하였다. 이어서, 동정된 KDD의 종양유발 역할을 검증하기 위해 FGFR1 및 MET의 KDD를 가진 형질전환(transfected) 세포주를 확립하였다. 이러한 형질전환 세포주를 사용하여 세포 생존성 분석(cell viability assay), 면역블롯(immunoblot) 분석 및 콜로니 형성(colony formation) 분석으로 발암성을 조사하였다. FGFR TKI 및 MET TKI를 사용하여 KDD에서 치료 표적 가능성을 탐색하였다. 결과: 사내 알고리즘을 이용하여 총 3,932개의 암 샘플에서 뇌 종양의 FGFR1-KDD(n=4), 폐 및 뇌 종양의 EGFR-KDD(n=1 및 n=2), 그리고 폐 종양의 MET-KDD(n=1)를 확인하였으며, 빈도는 0.2%였다. 세 종류의 KDD 모두 각 유전자의 키나아제 도메인 전체 길이를 포함하고 있었다. FGFR1-KDD 구성체로 형질전환된 Ba/F3 세포는 IL-3 없이도 증식이 양호하였고(야생형 FGFR1 대비 1239- 및 1019배), 야생형 FGFR1 Ba/F3 세포는 그렇지 않았다. 이러한 성장 잠재력은 FGFR TKI인 BGJ398(IC50, 0.063 ± 0.065 nM), PD173074(IC50, 1.498 ± 1.021 nM), 및 폰아티닙(panatinib, IC50, 5.69 ± 3.05 nM)에 의해 감소하였다. 면역블롯 분석에서 인산화된 phospho-FGFR1, phospho-Akt, phospho-Erk를 포함한 하위 경로 단백질의 발현 감소가 확인되었다. 또한 MET-KDD 구성체로 형질전환된 NIH-3T3 세포는 야생형 MET NIH-3T3 세포에 비해 성장 이점을 보였다. MET TKI인 캡마티닙(capmatinib)은 인산화 MET(phospho-MET) 발현 감소와 함께 MET-KDD NIH-3T3 세포의 콜로니 형성을 억제하였다. 결론: 본 연구에서는 표적 DNA 시퀀싱 데이터를 사용하여 새롭게 개발된 KDD 검출 컴퓨팅 방법을 검증하였다. 이 알고리즘을 통해 EGFR, FGFR1 및 MET를 포함하는 3,932개의 암 샘플에서 0.2%의 KDD를 확인하였다. EGFR-KDD 외에도, 본 연구는 FGFR1- 및 MET-KDD 모두 뇌 및 폐암 환자에서 종양유발 및 치료 표적으로 기능할 수 있음을 보여준다. 참고문헌 형식: Chaelin Lee, Sungyoung Lee, Hongseok Yun, Jeonghwan Youk, Tae Min Kim, Soyeon Kim, Bhumsuk Keam, Miso Kim, Dong-Wan Kim. FGFR1 및 MET의 키나아제 도메인 중복은 잠재적 치료 표적이다. [abstract]. In: American Association for Cancer Research Annual Meeting 2023; Part 1 (Regular and Invited Abstracts); 2023 Apr 14-19; Orlando, FL. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2023;83(7_Suppl):Abstract nr 3918.

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