암 유전자 검사 종 양 혈 액 내 과 맹 치 훈

임상에서 시행하는 암 유전자 검사 I.Sequencing a specific targetable mutation ex) HER2/neu, EGFR, k-ras, c-kit II.High-throughput genotyping - cancer panel, whole genome sequencing, whole exome sequencing III.Genetic counseling - hereditary cancer

임상에서 시행하는 암 유전자 검사 I.Sequencing a specific targetable mutation ex) HER2/neu, EGFR, k-ras, c-kit II.High-throughput genotyping - cancer panel, whole genome sequencing, whole exome sequencing III.Genetic counseling ex) BRCA1/2, MLH1

Why cancer genomics in the clinic? -­ The unmet needs - Prediction of prognosis - what are my chances of recurrence/survival? - who is a candidate for adjuvant/intensive treatment? Selection of treatment - what is the best treatment for me? - any chances for targeted agents? - who are the right candidates for the expensive drug? Hereditary cancers

Prognostic biomarker Oncotype DX in breast cancer : 21 genes RT-PCR assay Paik et al. NEJM 2004

Predictive biomarker Mok et al. NEJM 2009; Shaw et al. NEJM 2013

Sporadic vs. Hereditary CANCER Sporadic 80-90% Somatic mutation Hereditary 5-10% Germ line mutation

Case scenarios 흡연력 없는 41 세 여자가 우연히 흉부 CT 에서 양측 폐의 GGO 가 발견되어 조직검사 겸 수술을 시행받은 결과 세군데의 종양으로 확인되었다. 세 군데의 종양은 모두 Adenocarcinoma 로, 치료방향의 결정을 위해 tumor 조직을 이용하여 genotyping 을 시행한 결과 두 군데에서는 EGFR L858R 변 이가 관찰되었고 나머지 한 곳에서는 EGFR Del19 변이가 관찰되었다. 추가적인 돌연변이 검사 결과 이 세 곳의 종양조직에서 모두 EGFR T790M 변이가 뒤이어 밝혀졌다. J Clin Oncol Mar 1;32(7):687-98

세 종양 모두 병리학적으로 synchronous primary cancer 의 성상을 보였고, 이 세 곳 모두에서 T790M 변이가 나타났으므로 이 돌연변이는 germline mutation 일 가능성이 제기되었다. EGFR T790M 변이가 germline mutation 으로 나타날 경우, 폐암의 susceptibility 가 있다는 사실에 근거하여 germline analysis 를 시행했고 이 T790M 는 germline 변이인 것으로 확인되었다. 이 변이가 germline 변이일 경우 환자의 다른 가족들도 해당 돌연변이를 지니 고 있는지를 확인하기 위해 환자의 가족들이 genetic counseling 을 받게 되었 다. ( 환자의 폐암 진단 당시 다른 가족 중 폐암을 진단받거나 이와 관련된 가 족력이 밝혀진 바는 없었다 ) J Clin Oncol Mar 1;32(7):687-98

환자의 가족에게 germline analysis 를 시행한 결과, 환자의 어머니가 같은 변 이를 지니고 있었음을 확인하였고, 당시 어떠한 증상도 없는 상태였지만 폐 암에 대한 스크리닝 작업을 시행하였고, 다발성 폐암을 발견하였다. J Clin Oncol Mar 1;32(7):687-98

Hereditary risk prediction

Precision oncology in the genomic era

어떤 경우에 유전성 암을 의심할 수 있는가 ? 통상적인 경우보다 이른 나이에 암이 발생한 경우 ( 예. 50 세 미만에서 유방암, 대장암, 자궁암 등 ) 한 가족 내 여러 구성원이 ( 같은 종류의 ) 암을 가진 경우 특정 유전자 변이에 의해 가족성 암이 발병한 경우 한 사람에서 여러 원발암이 생긴 경우 특정 인종 ( 예. 유대계에서 breast/ovarian cancer syndrome) 일반적이지 않은 암 발병 ( 예. 남성 유방암, medullary thyroid cancer 등 ) 병리학적 특성 ( 예. 60 세 미만의 TNBC 에서 BRCA 1/2 변이 의심 )

유전성 암 검사의 목적 Genetic counseling - 개인의 암 발생율을 예측하고 대비케 한다. - 개인 뿐 아니라 가족 전체가 안게 될 육체적, 정서적 emotional support 를 제공한다. 광고와 미디어의 문제점 - 과대광고 (ie, 피 한방울로 간단하게 암을 예방한다 ) - 누구나 필요한 검사인 것처럼 홍보 - 검사 결과의 정확한 해석 여부 - 불안 조장과 과도한 비용 - 유전적 취약성을 인지한다 해도 예방적 치료가 언제나 가능한 것이 아님

Hereditary Breast-Ovarian cancer syndrome

BRCA1/2 Breast cancer susceptibility gene 1 and 2 - autosomal dominant - tumor suppressor gene : DNA-damage repair, regulation of gene expression, cell-cycle control - associated with breast, ovary, pancreas, prostate, male breast cancer - most common cause of hereditary breast and ovarian cancer syndrome Incidence of BRCA mutation among general population - few data

Estimated risks for cancer with BRCA MT Cancer TypeRisk in carriers to age 70 Lifetime risk in general population Comments Breast BRCA1: 55 to 70% BRCA2: 45 to 70% ~12%Risk of BRCA 1 > 2 Contralateral breast Up to 63% at 25 years post- diagnosis but highly age-dependent 7% at 25 years post-diagnosis Risk is affected by other factors such as tamoxifen use and oophorectomy Ovarian BRCA1: Approximately 40% BRCA2: Approximately 15% ~1% ColonUnclear~5% Prostate Elevated; absolute risk not well defined ~14% Whites ~19% African Americans Risk of BRCA 2 > 1 Male breast BRCA1: 1% BRCA2: 8% 0.1% Risk before age 50 is very low Pancreatic BRCA1: Unclear BRCA2: 5% 1.5%Risk of BRCA 2 > 1

국내 연구 현황 BRCA 변이를 지닌 환자 중 유방암 발생 위험률이 얼마인가 ? BRCA1 변이를 가진 151 개 families 와 BRCA2 변이를 가진 225 families 를 분 석 - 총 대상자 수 명

일반 유방암 환자에서 BRCA 1 & 2 변이를 지닐 가능성이 얼마나 되는가 ? sporadic breast cancer 로 진단된 793 명의 유방암 환자를 분석 - 가족력이나 1st- 또는 2nd-degress 친족 중 유방암이나 난소암이 없는 환자 만 선정하여 분석

793 명의 환자 중 79 명에서 BRCA 1 or 2 변이가 발견됨 ( 약 10%)

Key Criteria for BRCA test Patients with : Female breast cancer diagnosed <50 years TNBC diagnosed <60 years Two or more primary breast cancers Invasive ovarian or fallopian tube cancer, or primary peritoneal cancer Male breast cancer Ashkenazi (central or eastern European) Jewish ancestry, particularly if affected with any HBOC-associated cancers, regardless of age at diagnosis

Key Criteria for BRCA test Patients with breast cancer and first, second, or third degree relatives with: Breast cancer diagnosed <50 years in one or more relatives Breast cancer diagnosed at any age in two or more relatives Invasive ovarian, fallopian tube, or primary peritoneal cancer in one or more relatives Pancreatic and/or prostate cancer (particularly aggressive types) at any age in two or more relatives Male breast cancer, any age

국내 BRCA 1/2 검사 보험급여 기준 본인이 유방암 또는 난소암 환자이며, 2 등친 이내 가족 중 유방암 또는 난소암 환 자가 있는 경우 본인이 유방암 환자이며, 난소암 또는 췌장암 등의 BRCA 연관 암을 진단 받은 경 우 본인이 양측성 유방암을 진단 받은 경우 본인이 40 세 이전에 유방암을 진단 받은 경우 본인이 상피성 난소암을 진단 받은 경우 남성 유방암 환자

검사 결과의 해석 Positive - 해당 발암 유전자의 돌연변이가 있으며, 변이 중 병원성 변이임이 확인되었을 경우 True negative - 피검자에서 해당 유전자의 돌연변이가 없음을 확정한 경우 Negative (uninformative) - 검사 결과에서는 음성 ( 변이 검출 안됨 ) 으로 나왔지만 false negative 를 배제하기 어 려운 경우 ( 검사기법의 차이, multigene panel 에 포함 안된 유전자 등 ) Variants of uncertain significance (VUS) - 해당 유전자의 변이가 발견되었지만 병원성 변이인지 여부가 확실치 않은 경우

유전성 직결장암을 의심하는 경우 1.Individual meeting the revised Bethesda Guidelinesa (HNPCC = Lynch syndrome) 2.Individual from a family meeting Amsterdam criteria (HNPCC = Lynch syndrome) 3.>10 adenomas in same individu (FAP, MUTYH-Associated Polyposis) 4.Individual with multiple GI hamartomatous polyps (Peutz-Jegher syndrome, Cowden syndrome) 5.Individual from a family with a known high-risk syndrome associated with colorectal cancer (CRC), with or without a known mutation 6.Individual with a desmoid tumor, cribriform-morular variant of papillary thyroid cancer, or hepatoblastoma (FAP)

Lynch syndrome HNPCC (Hereditary non-polyposis colorectal cancer) Cancer Risk Up to Age 70 Years in Individuals with Lynch Syndrome Compared to the General Population

Management BRCA 변이 양성이면서 아직 암이 발병하지 않은 여성의 경우 - 18 세부터 유방암 발병에 대한 인식을 가질 것 - 25 세부터는 6-12 개월마다 유방 검진 시행 세까지 매년 유방 MRI 검진 세까지는 매년 유방 MRI 및 mammography 촬영 - chemoprevention 또는 risk-reducing mastectomy 고려 - 출산이 완료되고 더 이상 자녀 계획이 없을 경우 세 경 risk-reducing salphingo-oophrectomy 고려

Management BRCA 변이 양성이면서 아직 암이 발병하지 않은 남성의 경우 - 35 세부터 연 1 회 유방 검진 - 40 세부터 매년 PSA 검사와 전립선 physical examination 시행

Risk modification Prophylactic tamoxifen - reduces contra-lateral breast cancer risk in BRCA mutation carriers with breast cancer - not clear preventive effect in healthy carrier women Oral contraceptives - decreases risk of ovarian cancer - may increase risk of breast cancer Reproductive factor - later age may be protective against BRCA1 breast cancer (NOT for BRCA2)

Risk modification Bilateral salphingo-oophorectomy in PRE-menopausal women - reducing ovarian cancer risk (HR 0.28) and mortality - also decreasing breast cancer risk (HR 0.54) and mortality Bilateral salphingo-oophorectomy in POST-menopausal women - decreased ovarian cancer risk - not strong benefit for breast cancer risk

Future perspective I.Sequencing a specific targetable mutation ex) HER2/neu, EGFR, k-ras, c-kit II.High-throughput genotyping - cancer panel, whole genome sequencing, whole exome sequencing III.Genetic counseling - hereditary cancer

NGS technology All patients with cancer to undergo tumor genome sequencing to guide targeted therapy Multiplex gene- panel testing and GWS Improved computational abilities Decreased genotyping cost Patients’ normal or germ line DNA may also be scanned Providing genome-based risk assessment to patients AND THEIR FAMILY

J Clin Oncol Mar 1;32(7):687-98

Preventive Oncology

J Clin Oncol Mar 1;32(7):687-98

법적, 윤리적 문제 NGS 를 활용한 대량의 유전체 분석에서 윤리적 문제가 대두되는 이유 - NGS data 는 수많은 germline mutation 과 somatic mutation 이 뒤섞여 보고됨  수많은 germline mutation 이 의도하지 않게 밝혀짐 ( 개인 당 5 백만개 이상의 SNP, 수천 개의 구조적 변이 ) - germline DNA 에는 각 개인만의 unique personal information 이 담겨있을 수 있음  향후 암발생 위험인자, 치매나 정신분열병의 발병인자 등 유전 정보의 대외비가 일반적인 의료기밀과 가지는 차이점 - 유전 정보는 환자 본인 뿐 아니라 가족 (offspring) 에게도 직접적인 관련이 있음 - 고유식별정보로서의 기능

근거 1 환자나 시험대상자는 자신의 삶을 스스로 조정하고 유지하기 위해서, 닥쳐올 위 험을 미리 알 수만 있다면 그렇게 하기를 원한다 - 대중들에게 시행한 조사에서 대부분의 사람들은 임상 연구 과정에서 알게 된 자신의 (좋지 않을 잠재성이 있는) 유전 정보를 설명 듣기를 바라는 것으로 나타남 - 대상자의 가족 또한, 잠재적인 유전병의 위험에 노출될 경우 이를 알 필요가 있음

근거2 (환자의 의지와 별개로) 유의미한 유전 정보를 환자에게 알려주는 것은 “beneficence하다” - 사전에 장차 처할 건강상의 위험을 알려줌으로써 질병의 예방, 건강 악화, 치료 계획의 수립 등을 도모할 수 있게 함 ex) RET proto-oncogene, BRCA1/2 - NGS가 도입될 경우 의도치 않게 유의미한 발암 위험 연관 돌연변이를 찾게 될 가능성 이 높음 : preventive oncology 측면에서 윤리적으로 타당한 원칙

근거3 유전 정보를 피드백 하는 행위가 환자나 시험대상자로 하여금 보다 활발한 연구 참여로의 동기부여로 연결될 수 있다 - 사람들이 유전자 연구에 기꺼이 참여하는 것에는 연구 기술의 발전을 위하는 이타심 뿐 아니라, 연구 참여로 인해 얻을 수 있는 이득(reciprocity)에 끌리기 때문 J Med Ethics 2010;36:37–45

그렇다면, 적절한 정보 공개는 어느 범위여야 하는가? 유전 정보는 환자 본인 뿐 아니라, 함께 영향 받을 수 있는 가족들에게도 중요한 관심사이다 - 만일 정보 공개를 표명하기 전에 환자나 시험대상자가 사망한 경우  자녀에게도 같은 위험인자가 있음을 알려야 마땅하나, 동의서 없이 임의로 알려줄 법적인 근거가 없음 (특히 암환자의 경우 흔히 있을 수 있는 일) - 따라서 연구 참여 등록 시에 이미 사후에라도 유사한 유전적 문제를 동반할 수 있는 자손이 있다면 고지해줄 수 있도록 동의를 구해놓는 과정이 꼭 필요하겠음 한 두 가지의 outcome을 목표로 하는 기존의 검사와 달리 NGS를 통한 결과는 너무나 방대하다 - 향후 결과에 따른 잠재적 영향을 미리 명확히 고지하고 일일이 하나하나의 사안에 대해 동의를 받아놓는 과정이 현실적으로 가능하지 않다는 문제가 있음

(윤리적 차원이 아닌) 법적 문제 US에서의 대법원 판례 1) 유전성 암이 발생할 것으로 예측되는 유전정보를 당사자의 동의를 구하지 못 했다는 이유로 가족에게 고지하지 않았다가 의료소송이 진행됨 - 플로리다 대법원 판결: 유전자 검사 후 대상자의 가족이 함께 연관된 위험군으로 판단될 경우, 의료진은 대상 자에게 이 사실을 반드시 고지해야 할 의무가 있음 - 뉴저지 대법원의 추가 판례해석: 위의 경우와 함께, 대상자에게 위험을 고지하기 전에 사망해버린 경우에도, (가족에게) 위험성에 대한 고지를 해야 함 2) 생식기능 이상에 대한 위험성 고지의 의무 - 미네소타 대법원 판결

아직 현행법 상 명확한 지침이 없다는 것이 문제다 개인 정보 보호가 최우선적으로 지켜져야 한다 일정 범위 내에서 동의 여부와 상관없이 정보를 관련당사자에게 공개해야 한다 VS

개인 유전정보에서 비롯된 의학적 사안에 대해 보험회사, 고용주 등에게 대외비 로 유지해야 하는 문제 - 현행 미국 법에서 개인의 유전코드를 통해 알 수 있는 질병위험인자 등을 사유로 보험 가입 시 불이익을 주거나 더 많은 비용을 요구, 또는 고용에 불이익을 주는 행위는 법으 로 금지되어 있음 - 앞으로 점점 더 방대한 유전 정보가 쌓이고 유전 정보가 밝혀지는 개개인이 늘수록 어 딘가에는 분명 개인의 유전코드가 저장되어 있을 수 밖에 없으므로 이런 정보를 제3자 로부터 안전하게 비밀보장을 유지하는 것이 매우 중요한 법적 이슈가 될 것임

TAKE HOME MESSAGES “ 암 유전자 검사 ” 에는 크게 세 종류가 있다 : - 암세포의 targetable mutation 을 찾아내어 표적치료제를 사용하기 위한 것 - 연구 차원에서의 NGS - 유전성 암 발병 여부를 확인하기 위하여 환자 또는 환자의 미발병 건강인을 대상으로 시행하는 germ-line 변이 여부 검사 ( 흔히 검진센터나 병원 광고의 target) 임상적으로 정립된 원칙은 유전성 유방암 및 대장암이다. - BRCA 1/2, MLH1, MSH2 등 국내에서는 유전성 암의 역학조사가 이루어져 있지 않아서, 일부 대형 병원 외에는 활발히 시행하 고 있는 편은 아니며, 유방암과 난소암에 한해 BRCA 1/2 변이는 일부 환자에서 보험급여가 가능한 상황으로 향후 검사 수요는 늘 전망이다.

TAKE HOME MESSAGES 대부분 암 검사를 미리하면 예방된다거나, 간편하게 피 한방울로 암을 미리 검사할 수 있다는 홍보 는 과대 광고이다 - 유전자 변이를 안다고 해서 유전자를 바꿀 수는 없다. 의사의 진료와 판단 하에 ( 녹십자 등 ) 검사 전문업체에 의뢰하면, 암종별로 이미 정립된 유전성 암 유발 돌연변이를 검사하는 것은 가능하나, 고가이며 현재까지 알려진 모든 종류의 변이를 빠짐없이 검사하는 것은 어렵다. 향후 NGS 기술이 더 발전하고 보편화 된다면, 기존에 정립된 유전성 암 유발 germ-line 변이 뿐 아 니라 새롭게 발견하게 되는 종류도 더 많아질 예정이다. 암 유전자 검사의 최종 목표는 검사 결과 자체가 아니라 이를 바탕으로 암 발생에 미리 대비하고 연 관 가족들에게 대비하도록 하기 위해서이며, 유전 정보 공개와 연관된 법 체계가 정립되어 있지 않 다.

REFERENCES Precision Oncology: An Overview : J Clin Oncol 2013: Genomics-Driven Oncology: Framework for an Emerging Paradigm. : J Clin Oncol 2013: Cancer Genomics and Inherited Risk. J Clin Oncol; 2014 Mar 1;32(7): 년 유전성 유방암 진료 권고안 : 한국인 유전성 유방암 연구회 A Multigene Assay to Predict Recurrence of Tamoxifen-Treated, Node-Negative Breast Cancer. N Engl J Med 2004; 351: Crizotinib versus Chemotherapy in Advanced ALK-Positive Lung Cancer. N Engl J Med 2013; 368: Gefitinib or Carboplatin–Paclitaxel in Pulmonary Adenocarcinoma. N Engl J Med 2009; 361: Genetic/Familial High-Risk Assessment: Colorectal. NCCN guideline 2015 version 2 Genetic/Familial High-Risk Assessment: Breast and Ovarian. NCCN guideline 2015 version 2 Harrison’s Internal Medicine 19th edition chapter 101e Breast cancer risk for Korean women with germline mutations in BRCA1 and BRCA2. Breast Cancer Res Treat (2015) 152:659–665 Mutation analysis of BRCA1 and BRCA2 from 793 Korean patients with sporadic breast cancer. Clin Genet 2006: 70: 496– (Accessed on February 17, 2015). (Accessed on February 17, 2015). (Accessed on February 17, 2015).