DDW 2019 Hot Issues in Upper GI tract

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1 DDW 2019 Hot Issues in Upper GI tract
목요세미나 DDW 2019 Hot Issues in Upper GI tract 소화기내과 F2 이아영

2 1267 of All Presentations & Lectures
8 of UGI subjects today

3 Contents Organoid Models of GI Disorders PPI and dementia EoE
Novel biomarker for esophageal dysplasia GERD Achalasia/POEM Gastroparesis/G-POEM Endoscopic management for weight regain after bariatric surgery

4 Cellular Molecular GErology
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Organoid model로 gastric epithelial cell에서 헬리코박터 파일로리가 ST6Gal-I의 발현을 증가시켜 gastric adenocarcinoma를 유도한다는 내용입니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

5 ST6Gal-I (ST6 beta-galactoside alpha-2,6-sialyltransferase 1)
Cellular Molecular GErology ST6Gal-I (ST6 beta-galactoside alpha-2,6-sialyltransferase 1) Golgi enzyme Role: Sialylates proteins bound for plasma membrane (ex: β1 integrins, TNFR1 and Fas death receptors) Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD * ST6Gal-I은 여러 정상세포에도 존재하는 golgi enzyme으로 plasma membrane의 death receptor인 TNFRI과 Gas receptor에 sialic acid를 붙여주는 효소입니다. pancreatic, coloic, ovarian cancer와 같은 mucosal epithelioid tumor에서 증가되어 있느 것으로 알려져있어 위암에서는 어떨까에 대한 가설을 세우게 되었습니다. Achalasia /POEM Elevated mucosal epithelioid tumors (Pancreatic, colonic, ovarian)  How about in gastric? Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

6 Role of ST6Gal-I in homeostatic apoptosis
Cellular Molecular GErology Role of ST6Gal-I in homeostatic apoptosis TNFR1/Fas-mediated homeostatic apoptosis in usual Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia ST6Gal-I upregulation disrupts homeostatic apoptosis Refractory GERD 정상적으로 세포 표면에서 TNF와 FAS는 TNF와 FAS는 dimerization 후 flip over해서 internalization되면 이후 downstream activation으로 cell death가 유도됩니다. 하지만 ST6Gal-I이 upregulation되면 dimerization이 안 되고 이후 과정이 진행되지 않으면서 cell death가 감소하면서 cell survival이 증가해서 homeostatic apoptosis의 균형을 깨뜨리게 되어 cancer를 유발할 수 있는 것으로 생각됩니다. Achalasia /POEM * Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

7 Characterization of Gastric stem cell-derived spheroids
Cellular Molecular GErology Characterization of Gastric stem cell-derived spheroids Organoid PPI - dementia EoE Day1 Day5 Stem cell enrichment Novel biomarker for esophageal dysplasia * Refractory GERD Stem cell이 많이 분포할 것으로 예상되는 antrum에서 bx를 해서 일련의 과정을 거쳐 stem cell derived spheroid를 얻고 gastric epithelial stemm cell marke인 lgr5가 증가하는 것을 보고 stem cell enrichment를 확인합니다. 연구를 시작하기 위해서 gastric stem cell derived spheroid를 얻어야되겠는데 gastric antrum에서 biopsy하고 collagenase로 digestion 시킨 다음에 stem cell growing에 필요한 source가 모두 들어있는 L-WRN media에 넣어서 stem cell을 키우고 잘 컸는지 확인하기 위해서 gastric stem cell marker인 LGR5 농도를 확인합니다. biopsy했을 때인 day1에서는 농도가 낮지만 stem cell enrichment를 하면서 spheroid에서는 농도가 올라가는 것을 확인할 수 있다. 윈트 시그널이 있어야 lgr5를 만들 수 있기 때문에 윈트의 농도를 다르게하여 배양해보았을 때 cell viability는 유지되고 LGR5만 비례하는 것이 관찰되었고, 이는 day5에 LGR5 mRNA가 증가한 것이 cell viability 때문이 아니라 윈트 때문이라는 것을 알 수 있습니다. LGR5는 Leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5의 약자로, G-protein coupled receptor 49 (GPR49) or G-protein coupled receptor 67 (GPR67)와 같은 말인데 adulet stem cells의 biomarker다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

8 ST6Gal-I overexpression drives stem cell accumulation
Cellular Molecular GErology ST6Gal-I overexpression drives stem cell accumulation ST6Gal-I ↑  Stem cell accumulation ↑  Caspase activity ↓ Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 이렇게 얻은 stem cell에서 녹색으로 tagging한 ST6gal-I을 overexpression 시켰을 때 stem cell 개수가 증가하는 것을 보면 ST6Gal-I이 stem cell accumulation을 유도할 수 있다 또 stem cell 개수도 보면 ST6Gal-I을 knockdown 시켜도 stem cell 개수가 어느정도 상승하는 것을 보면 Spheroid formatio이 ST6-GalI에 의한 것이 아님을 알 수 있고 Overexpression에서 stem cell 개수가 많아질수록 농도가 같이 높아지는 걸 보면 ST6Gal-I이 stem cell을 accumulation 시킨다는 것을 알 수 있습니다. ST6GalI overexpression이 not down overexpressing은 lentivirus를 이용한 transfection으로 확인하였습니다. 녹색으로 ST6GalI을 확인했고 phalloidin을 이용해서 actin을 빨강색으로 DAPI를 이용해서 DNA를 파랑색으로 염색했습니다. Overexpression에서 녹색이 잘 보이는데 반새 Knock down에서는 녹색이 아예없고 Empty vehicle에서는 녹색이 empty vehicle에서는 ST6galI이 moderate로 발현되어있따 또 stem cell 개수도 보면 ST6Gal-I을 knockdown 시켜도 stem cell 개수가 어느정도 상승하는 것을 보면 Spheroid formatio이 ST6-GalI에 의한 것이 아님을 알 수 있고 Overexpression에서 stem cell 개수가 많아질수록 농도가 같이 높아지는 걸 보면 ST6Gal-I이 stem cell을 accumulation 시킨다는 것을 알 수 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

9 ST6Gal-I OE Leads to Reduced Caspase Activity
Cellular Molecular GErology ST6Gal-I OE Leads to Reduced Caspase Activity ST6Gal-I ↑  Stem cell accumulation ↑  Caspase activity ↓ Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD x x 이 슬라이드가 키가 되겠는데 cell accumulation의 증가가 cell phynotype과 function에 어떤 영향을 미치는가는 homeostatic death recpetor인 TNFR으로 확인했다. WT에 비해서 overexpression 시켰을 때는 cell의 outside에 TNFR-1이 증가되어있었다. 이것은 세포 표면의 receptor가 recycle 되거나 internalize 하지 않는 다는 것을 의미하고 다른 말로 하면 apoptosis에 resistance 하다는 뜻이다. functional assay로 다시 한 번 확인하였고 target molecule은 caspase activity로 보았다. wild type에 cell apoptosis를 유도하기 위해소 TNF를 처리했을 때 caspase activity가 증가한 것을 볼 수 있다. OE는 TNF 처리했을 때 증가하긴 하지만 wild type에 비해서는 덜 증가하는 것을 볼 때 apoptosis에 resistance하고 sensitivity를 낮춘다는 것을 알 수 있다. Achalasia /POEM  resistance to TNF-mediated apoptosis Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

10 Generation Gastric epithelial stem cell-derived monolayers
Cellular Molecular GErology Generation Gastric epithelial stem cell-derived monolayers Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 지금까지는 Spheroid로 실험을 했는데 실제 인체는 individual spheroid로 존재하는게 아니라 epithelium은 layer를 이뤄서 존재하기 때문에 Monolayer로 깔아서 연구를 진행하였습니다. Hp가 adenocarcima의 주요 risk factor로 알려진만큼 basement에 깔린 stem cell niche를 공략해서 Hp가 ST6Gal-I expression에 영향을 주는지 보면 ST6Gal-I mRNA expression이 시간 의존적으로 증가하는 것이 확인되었다. 연구를 하기 위해서 epithelial stem cell을 monolayer로 epithelial model을 만들었습니다. 앞서 설명드렸듯이 antrum에서 cell을 얻어서 spheroid를 만들고 day0 사진처럼 trypsinization해서 individual stem cell을 만들었고 matrigel에 spin coating 하고 epithelial monolayer로 분화하도록 했습니다 이 과정을 5차례 반복했고 day2,3이 되면 confluence가 100%에 도달하고 day4에는 감소하는데 실제 사진에서도 세포들이 죽기 시작하는 것이 확인되어서 epithelial cell turn over 가 in vivo에서는 day4에 발생하는 것읗 확인했다 monolayer를 typical epithelial marker로 tight junction protein인 ZO-1, adherence junction protein인 e-cadherin으로 염색했고 DAPI도 함께 염색해서 합쳤을 때 겹쳐보이는 게 없어서 monolayer로 잘 깔렸음을 확인했다. Achalasia /POEM Epithelial monolayer Gastroparesis /G-POEM +  H. pylori Wt regain After Bariatric surgery

11 Cellular Molecular GErology ST6Gal-I expression is upregulated in Gastric Adenocarcinoma stem cell-derived monolayer Organoid ST6Gal-I protein PPI - dementia mRNA mRNA EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD gastric cancer에서도 Lgr5의 감소패턴이 정상에서와 똑같아 differentiation을 시작할 수 있는 컨디션은 똑같지만 gastric cance에서 ST6Gal-I mRNA expressio이 감소되지 않고 유지되고 Protein level에서도 발현이 유지되고 있어서 ST6Gal-I이 gastric cancer의 marker가 될 수 있을 것으로 생각됩니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

12 Conclusions X X Gastric epithelium X ST6Gal-I ↑ Gastric adenocarcinoma
Cellular Molecular GErology Conclusions Organoid X X PPI - dementia EoE Gastric epithelium X ST6Gal-I ↑ Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 결론적으로 gastric epithelium이 헬리코박터에 감염되었을 때 ST6Gal-I이 증가되어 TNF-mediated homeostatic apoptosis에 resistance를 갖게되어 cell accumulatio을 촉진시켜 tumorigenesis에 기여할 수 있을 것으로 생각됩니다. 하지만 본 연구에서 cell type을 differentiated type에 국한되어있고 CagA나 VacA 등의 virulence factor가 고려되지 않은 점은 제한적이라고 볼 수 있겠습니다. ST6Gal-I expression in gastric epithelium is Dependent on Wnt factor availability, implicating a role in stemness Upregulated by H. pylori in differentiated epithelial cells Maintained in epithelial cells in gastric adenocarcinoma H. pylori drives strong upregulation of ST6Gal-I in differentiated epithelial cell monolayers, which may contribute to gastric tumorigenesis through increased cell accumulation and resistance to TNF-mediated homeostatic apoptosis Achalasia /POEM Gastric adenocarcinoma Gastroparesis /G-POEM Limitation: Limited in differentiated type Lack of consideration of virulency (CagA,VacA) Wt regain After Bariatric surgery

13 PPI 의 adverse event에 대한 관심이 높아지면서 약간씩 다른 내용으로 여러 세션에서 강의가 있었는데
Adverse effect Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD PPI 의 adverse event에 대한 관심이 높아지면서 약간씩 다른 내용으로 여러 세션에서 강의가 있었는데 그 중에 PPI와 dementia에 관련된 메타분석 결과에 대한 강의가 있어 잠깐 소개해드리겠습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

14 2016년 JAMA neurology에 PPI가 dementia risk를 높인다는 논문이 2월 15일에 게재되었는데
Adverse effect Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 2016년 JAMA neurology에 PPI가 dementia risk를 높인다는 논문이 2월 15일에 게재되었는데 Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

15 Social hot issue in 2016, PPI – risk of dementia
Adverse effect Social hot issue in 2016, PPI – risk of dementia Feb, 16, 2016 Feb, 18, 2016 Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 다음날 미국, 영국, 한국에서 동시에 논문의 결과를 인용하면서 뉴스에 보도되었습니다. 특히 미국과 영국은 PPI가 OTC drug로 판매되고 있어서 매우 우려하는 반응이었는데 그로부터 2일 뒤에 Mayo clinic에서 dementia 얘기는 빼고 PPI의 risk benefit을 언급하는 내용의 동영상을 올리는 다소 긴박한 타임라인을 보여주면서 사회적 이슈가 되었던 적이 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

16 Meta-analysis, PPI – risk of dementia
Adverse effect Meta-analysis, PPI – risk of dementia Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 총 11개의 논문이 분석되었고 제시했던 지표들이 달라서 하나의 통합된 결과를 얻을 수는 없었지만 PPI와 dementia의 관계는 weak to no evidence인 것 같다고 결론지었습니다. 하지만 모두 observational study 였고 이질도가 90% 이상에 육박했고, 이 중 3가지 연구는 moderate quality로 한계가 있어서 추가적인 연구가 필요할 것으로 보입니다.  Weak-to-no evidence linking PPIs with dementia Achalasia /POEM Limitation Heterogenicity Observational study Quality control Gastroparesis /G-POEM PPIs are not magical and they are not vitamins.* Wt regain After Bariatric surgery * Howden and Kahrilas, Am J Gastroenterol 2019; 105: 1538

17 Eosinophilic Esophagitis EoE 입니다. Organoid PPI - dementia EoE
Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD EoE 입니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

18 Changes in EoE Diagnosis
Eosinophilic Esophagitis Changes in EoE Diagnosis Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 지난 10년간 가이드라인이 계속 바뀌었고 EoE, PPI-responsive EoE, GERD와 PPI use 때문에 혼란스러운 가운데 2018년도에 바뀐 점만 간략하게 말씀드리겠습니다 Achalasia /POEM 2018 2018 Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

19 Changes in EoE Diagnosis
Eosinophilic Esophagitis Changes in EoE Diagnosis 2013 Guideline in 2013 Symptoms related to esophageal dysfunction Eosinophil-predominant inflammation on esophageal biopsy with ≥ 15 eos/HPF Mucosal eosinophilia is isolated to the esophagus AND persists after a PPI trial Secondary causes of esophageal eosinophilia excluded Evolving approaches to PPIs High response rate (40-50%) to PPIs in patients who appear to otherwise have EoE Clinical, endoscopic, histologic, immunologic and molecular features at baseline(pre-PPI) do not appear to distinguish or predict who may respond to a PPI Potential non-acid mediated mechanism of PPI Suppress Th2-mediated eotaxin-3 secretion Improve esophageal barrier function Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 이전 판에는 PPI trial 후에도 증상이 남아있어야 하는 조건이 만족되어야만 진단을 할 수 있었는데 EoE에서 PPI response가 높게 확인되고, PPI를 사용하기 전/후의 예측 지표도 맞지 않고, PPI의 다른 기전들이 대두되면서 Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

20 Changes in EoE Diagnosis
Eosinophilic Esophagitis Changes in EoE Diagnosis 2018 Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 2018년 개정판에는 PPI trial이 진단 flow에서 삭제되었고 오히려 PPI는 치료제의 일부로 분류되어야한다고 언급되었습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery Gastroenterology, 2018

21 EndoFLIP (Functional Luminal Imaging Probe)
Eosinophilic Esophagitis EndoFLIP (Functional Luminal Imaging Probe) Identification of strictures that require dilation or explain symptoms in face of normal endoscopy Important metrics Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD EoE에서 정상 내시경 소견인 경우 dilation therapy를 front line으로 선택할 것인지를 확인하고, 또 증상의 호전 여부 이외에 객관적으로 평가할 수 있는 지표를 확인하기 위해서 endoFLIP을 EoE에도 적용하는 것이 시도되고 있습니다. Endoflip에서 노랗게 된 부분이 distensibility가 감소하고 stricture가 있는 부분입니다. Identification of strictures that require dilation or explain symptoms in face of normal endoscopy Critical values can predict food impaction Important metric for clinical trials Functional luminal imaging probe provides an accurate assessment of esophageal diameter in patients with eosinophilic esophagitis undergoing dilation Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

22 Current EoE treatments
Eosinophilic Esophagitis Current EoE treatments Organoid Non-pharmacologic Pharmacologic PPI - dementia Dietary elimination Elemental formula Empiric elimination Targeted elimination Esophageal dilation Proton pump inhibitor Corticosteroids (systemic) Swallowed/topical (standard + novel formulations) Leukotriene antagonists Mast cell stabilizers Immunomodulators Biologics Small molecules EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 이중 dietary elimination, steroid, biologics에 대해 업데이트된 내용을 간략히 보겠습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM No FDA-approved medications for EoE! Wt regain After Bariatric surgery

23 Steroids – topical & swallowed
Eosinophilic Esophagitis Steroids – topical & swallowed Budesonide oral solution Organoid PPI - dementia Budesonide orodispersible tab EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia 7mm Refractory GERD Phase II result이고 Budesonide oral solution을 사용했을 때 Symptom outcome, histologic outcome, endoscopic outcome이 유의하게 호전되는 것을 알 수 있다. Phase III is ongoing right now 유럽에서는 budesonide orodispersible tab이 나와있어 이에 대한 연구가 있었고 2019년 gastrology에 게재되었습니다. Primary outcom으로 clinic-histologic remissiond은 57.6%에서 있었고, histologic remission은 93.2%로 remission이 더 좋은 결과가 보고되었다. ** Jorveza can only be obtained with a prescription and treatment should be started by a doctor experienced with diagnosing and treating eosinophilic oesophagitis. Jorveza is available as orodispersible tablets (1 mg). The tablet is placed on the tongue and pressed against the roof of the mouth for around two minutes until it dissolves. During this time the patient should steadily swallow the saliva with the dissolved medicine. Tablets must not be chewed or swallowed whole. The recommended dose is one tablet twice a day. Treatment is continued for 6 weeks, but may be extended for up to another 6 weeks if needed. For further information, see the package leaflet Achalasia /POEM Fluticasone, swallowed dissolvable tab Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

24 Steroids; Budesonide vs Fluticasone
Eosinophilic Esophagitis Steroids; Budesonide vs Fluticasone To determine Double-blind, double dummy randomized clinical trials OVB was not superior to fluticasone MDI, so either is acceptable vs Oral viscous budesonide (OVB) + Placebo inhaler Oral placebo slurry Fluticasone MDI Organoid PPI - dementia EoE Peak eosinophil count DSQ score Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Percent with histologic response Total EREFS score Oral viscous budesonide가 기존의 fluticasone MDI보다 우월할지를 확인하는 double blind double dummy RCT가 있었는데 유의한 차이가 없어 OVB의 비열등성이 확인되어 둘 다 옵션이 될 수 있다는 결론이 나왔습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery Evans et al, Gastroenterology 2019;157:65–73

25 Dietary therapy in EoE Rationale
Eosinophilic Esophagitis Dietary therapy in EoE Rationale Food allergens may contribute to the pathogenesis of EoE Downsides: Reliability of detecting food allergy Difficulty with dietary compliance  Three overall strategies Elemental diet Six food elimination (SFED) Targeted elimination Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD EoE에서 food allergen이 병태생리의 일부로 생각되고 있고. 음식제한은 elemental diet, 음식 6개 제한, 특정 음식 제한하는 법이 있고 메타분석에서는 elemental diet가 가장 효과적이라고 보고된 바 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

26 Dietary therapy in EoE – Less restrictive FED option
Eosinophilic Esophagitis Dietary therapy in EoE – Less restrictive FED option N =124 (13 centers) Prospective x 6wks  Could reduce EGDs and time by 20-30% Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia 2+4+6 2+4 Refractory GERD Histopathologic remission 2 6가지 음식을 모두 제한하는 six FED는 우유 밀가루 계란 콩 땅콩 해산물을 포함하고 있는데 모두 제한할 경우 거의 먹을 것이 없는 상태가 돼 버리기 때문에, 점차적으로 제한하는 음식을 늘리는 prospective study가 진행되었습니다. 2가지씩 추가해서 2가지, 4가지, 6가지 음식을 제한할 때 EoE response가 더 좋았고, EGD를 하는 빈도를 줄이고 간격을 더 늘릴 수 있다고 합니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Dairy gluten cereals + egg legume + nuts seafood Wt regain After Bariatric surgery MOLINA-INFANTE ET AL, J ALLERGY CLIN IMMUNOL 2017

27 Biologics Eosinophilic Esophagitis
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Biologics는 Th2 cell과 관련된 pathway가 activation되면서 질병이 유발되는 것으로 현재까지 설명되고 있어서 이와관련된 cytokine들을 target으로 연구가 진행되고 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

28 Biologics Anti-IL-4r Anti-IL-13 (RPC4046) Anti-IL-5 Eosinophilic
Esophagitis Biologics Anti-IL-5 Ab는 현재까지 Placebo와 clinical arm 모두에서 증상 개선되어서 임상에서 어떻게 적용될 지는 아직 물음표입니다. Anti-IL-4r Ab인 두필루맵은 현재 atopic derma, asthm에 허가되어있다 Distensibility가 더 좋아지고 식도 직경이 더 커지는 결과가 보고되었습니다. Celgene에서 개발하고 phase 2 trial이 완료되어 올해 gastroenterology에 보고된 Anti-IL-13 Ab는 low dose보다는 high dose에서 EoE response 관련 지표가 호전되어서 3상 연구 진행이 계획 중입니다. Nonsteroid nonbiologicals ** EREFS (EoE endoscopic reference score)

29 새로운 바이오마커에 대한 내용을 소개해드리면
Novel Biomarker Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 새로운 바이오마커에 대한 내용을 소개해드리면 Non-endoscopic esophageal balloon을 이용해서 얻은 식도조직으로 methylated DNA marker를 확인해서 esophageal squamous dysplasia를 detection할 수 있을까에 대한 explatory study 입니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

30 Background Esophageal cancer burden Squamous cell carcinoma(ESCC)
Novel Biomarker Background Esophageal cancer burden Squamous cell carcinoma(ESCC) > Adenocarcinoma (EAC) Incidence ↑ 5YSR <15% Endoscopy, the only method for screening Dysplasia – carcinoma sequence Opportunity for intervention in esophageal squamous cancer! Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 식도에서는 adeno보다 squamous cell carcinoma가 더 흔한데 incidence는 더 증가하고 있습니다. 5년 생존률은 15% 미만으로 낮은데 현재 스크리닝 툴로는 내시경 밖에 없고 진단이 늦게 되기 때문으로 추정되고 있습니다. 식도암에서도 Dysplasia to carcinoma sequence가 밝혀져있어 dysplasia를 조기 발견하는 것이 cancer intervention의 key일 것으로 생각되고 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

31 Innovation: Whole methylome discovery
Novel Biomarker Innovation: Whole methylome discovery Esophageal cancer Novel methylated DNA markers (MDMs) Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 본 lab에서는 whole methylome discovery를 통해서 수천개의 methylated DNA marker를 확인했고 fold chang가 50배 이상, AUC가 1에 가까운 marke에 대해서 international validation을 진행했다. ㅣongitudinal screening study in china Mod/sev dysplasia에서 치료가 권고된다 Methylated DNA marker Cancer tissu에서 확인된 global validation 함. Methylated markers Cancer에서 발견된 methylated DNA 마커가 esophageal squamous dysplasia에서도 관찰될 것인가 ideal target for screening! 1. EMR Archieved EMR samples from FFPE Aim 1 result: mild/mod/severe만 있고. Normal control은 EMR한 게 없으므로 없다 2. Minimally sampling technique Cytology from balloons: Very disaapointing specificity 25%-40% Nor it is mild mod는 비슷한데 sev ca에서는 올라가있다 Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

32 Novel MDMs validated in international cohorts
Biomarker Novel MDMs validated in international cohorts Esophageal squamous cell carcinoma Esophageal squamous dysplasia Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 식도암에서의 methylated DNA AUC값이 세 국가에서 공통적으로 0.9 이상 되는 것을 추렸을 때 4가지 마커가 확인되었다. 그렇지만 Esophageal dysplasia에서는 아직 보고된 바가 없어서 이 연구자들은 cance에서 올라가 있는 methylated DNA 마커가 squamous dysplasia에도 확인될 것이라고 가정하고 연구를 진행하였습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery Qin Y, DDW 2018

33 Novel Biomarker Aims 1) Associate levels of MDMs assayed from endoscopic mucosal dissection (EMR) tissues with severity of squamous dysplasia 2) Explore the discrimination of MDMs for ESCC and severe squamous dysplasia in DNA extracted from non-endoscopic esophageal balloon samples Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD EMR specime에서 MDM level을 확인하고 Mininally invasive metho인 non-endoscopic esophageal balloon sample로 얻은 검체에서도 MDM level을 확인하는 것이 연구의 목표가 되겠습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

34 Novel Biomarker Result of Aim 1 Associate levels of MDMs assayed from endoscopic mucosal dissection (EMR) tissues with severity of squamous dysplasia Patient characteristics MDM levels associated with severity of dysplasia Organoid Mild dysplasia Moderate dysplasia Severe dysplasia N 2 14 25 Median age [IQR] 43.5 [42-45] 49 [43-52] 50 [ ] Men% 50 43 35 PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 첫번째 squamous dysplasia의 EMR 조직에서 4가지 methylated DNA가 severity에 따라 증가한다는 것을 볼 수 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

35 Result of Aim 2 Explore the discrimination of MDMs
Novel Biomarker Result of Aim 2 Explore the discrimination of MDMs for ESCC and severe squamous dysplasia in DNA extracted from non-endoscopic esophageal balloon samples Organoid Methylated DNA marker levels show increasing trend with worsening dysplasia PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 내시경을 안 하고 esophageal balloon samplin을 해서 얻은 검체에서도 마찬가지로 4가지 methylated DNA가 severit에 따라 증가하는 것을 볼 수 있고 특히 severe dysplasia와 cancer에서 차이가 더 나는 것을 볼 수 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

36 Conclusions and Future Directions
Novel Biomarker Conclusions and Future Directions Conclusion MDM levels increase with severity of dysplasia EMR tissue Non-endoscopic esophageal balloons Future directions Prospective development and validation of MDM for minimally invasive screening Novel devices (swallowed sponge) Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 그래서 이 연구진들은 두 가지 검체 모두에서 methylated DNA level이 dysplasia의 정도에 비례하는 것을 확인했고 이를 esophageal sqmaous dysplasia의 screening marke로 활용할 수 있도록 개발하고, cytosponge같은 것으로 내시경을 하지 않고도 screenin을 할 수 있는 tool을 개발하는 것을 제시하였습니다. 현재 cytosponge는 미국, 캐나다, 영국 일부에서 사용할 수 있다고 하고 약 먹듯이 물과 함께 먹고 7-8분 정도 있으면 캡슐이 녹아서 스펀지가 노출되고 입에서 실 뽑듯이 끄집어 내면 GEJ와 식도에서 cell을 brushing하듯이 얻을 수 있는데, 아직 상용화된 건 아니라고 하고, 현재까지는 내시경적으로 위치가 확인된 환자에게서 이런 방법을 적용해보고 있다고 합니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

37 Refractory GERD에서 치료 전략을 잠깐 소개해드리겠습니다.
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Refractory GERD에서 치료 전략을 잠깐 소개해드리겠습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

38 GERD Nomenclature 68 yo man complains of troublesome heartburn & regurgitation Organoid EGD Impedence pH monitoring on PPI PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD refractory GERD는 PPI 중단상태에서 pathologic esophageal acid exposur가 확인되고 PPI qd 또는 double dose로 사용해도 sx이 지속되는 경우에 EGD를 하고 PPI를 복용하면서 Impedence pH monitorin을 진행해보아서 진단하게 됩니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

39 Treat to Mechanism for Refractory GERD
Organoid PPI - dementia Imp -pH EoE EGD Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Refractory GERD에서 mechanism을 확인하고 치료 방법을 결정하자는게 요가 되겠고 pH monitorin을 해서 breakthrough acid exposur가 있다면 저녁 H2RA를 추가해볼 수 있겠고 EGD를 해서 hiatal hernia가 있다면 laparoscopic fundoplication이나 TIF와 같은 intervention도 적극 고려하도록 소개하였습니다. Neuromodulation Achalasia /POEM Weight loss, RYGB Promotility agent Gastroparesis /G-POEM Bile acid sequestrant TIF Wt regain After Bariatric surgery Transoral Incisionless Fundoplication

40 다음으로 achalasia와 POEM에 관한 내용입니다.
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 다음으로 achalasia와 POEM에 관한 내용입니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

41 Outcomes of POEM, currently reported
Achalasia /POEM Outcomes of POEM, currently reported Organoid Short-term Long-term Number of studies 27 4 Overall success rate 98% 83~95% Follow-up duration 1 to 12 months 3~5 year Impressive results Limited data! PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 현재까지 POEM의 short term outcome에 대한 연구는 꽤나 많고 impressive한 결과를 보여주고 있는데 반해 3-5년 뒤의 long term outcome을 보여주는 study는 몇 개 없는 상태입니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery Emmanuel Akintoye, Endoscopy 2016; 48(12):

42 Achalasia /POEM Aims & Methods Aims 1) Assess clinical outcomes of achalasia patients with a post-POEM follow-up of 6 years 2) Identify factors associated with treatment failure 3) Evaluate prevalence of pathologic reflux at long-term follow up Methods Retroprospective, cohort study Documented Eckardt Symptom Score (ESS) Clinical remission defined as a total score ≤ 3 Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 그래서 6년이라는 제일 긴 f/u duration 동안의 outcome Treatment failure에 관련된 요소를 확인하고 Postprocedureal reflux의 long term f/u에 대해 확인하고자 retrospective study가 진행되었습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

43 Achalasia /POEM Result of Aim 1 Assess clinical outcomes of achalasia patients with a post-POEM follow-up of 6 years Clinical remission defined as a total ESS ≤ 3 Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 에카트 스코어 3점 이하로 clinical remission을 정의했을 떄 6년이 지난 시점에서도 success rate는 89%로 우수한 성적을 보여주고 있습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

44 Result of Aim 2 Identify factors associated with treatment failure
Achalasia /POEM Result of Aim 2 Identify factors associated with treatment failure 10.9% Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Clinical failures는 11%에서 있었는데 risk factor자로는 type 1 achalasia와 unspecified 경우였습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

45 Result of Aim 3 Post-procedural reflux Achalasia /POEM
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Post procedural reflux는 37.5%에서 확인되었고 EGD에서 esophagitis가 확인된 경우는 30% 정도였지만 93%가 LA A,B 였습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

46 or dysphagia score <2)
Achalasia /POEM One more! PD or POEM? POEM! Systematic review and meta-analysis with 47 studies Result Organoid PPI - dementia PD POEM P Clinical success (ESS ≤3 or dysphagia score <2) 3 months 83.5% 92.0% <0.05 12 months 75.8% 91.8% 2 years 74.6% 90.3% 3 years 67.6% 88.5% Post-procedure GERD GER-pH monitoring 21.7% 50.4% 0.004 Sx of GERD 21.8% 21.4% 0.13 EGD-esophagitis 18.1% 26.4% 0.69 POEM is more efficacious with short- and long-term follow-up EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Pneumatic dilatatioin과 POEM을 비교한 47개의 메타분석에서 short term, long term success rate가 POEM에서 더 좋았고, pH monitorin에서는 POEM에서 acid exposur가 더 많았지만 GERD sx과 EGD esophagitis에서는 차이가 없어서 pneumatic dilatatio보다는 POEM이 초치료로 더 적합하다는 결론이 나왔습니다. Abnormal esophageal acid exposure PD < POEM Although GERD sx do not differ Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

47 G-POEM Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal
dysplasia Refractory GERD Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

48 Gastroparesis Gastroparesis
G-POEM Gastroparesis Gastroparesis A chronic, poorly understood, debilitaing motility disorder Affects up to 0.2% of population 5% type 1 DM, 1% type 2 DM Rise in hospitalization (158% from 1995 to 2004) Metoclopramide Only medication by FDA approval Block-box warning: tardive dyskinesia Pylorus-directed endoscopic therapies Botulinum toxin injection Transpyloric stenting Gastric peroral endoscopic myotomy (G-POEM) Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD Gastroparesis는 아직 기전이 명확히 밝혀지지 않은 질병입니다. 미국에서는 FDA 승인 약제 중에는 prokinetics가 없고 metochlopromide 밖엔 없는데 tardive dyskinesia에 대한 warning이 있어서 G-POEM에 대한 논의가 조금 더 활발한 것 같습니다 Pylorus-directed therapy로 여러가지 중 G-POEM의 update를 간략히 소개해드립니다. 2-> Temporary therap이다. Pylorus directed theapy로 반응이 있을지 확인하는. 6시 방향. Pylorus/GC approach 11-5시로 있는 것이 duodenal mucosa임. 노출만 시키고 건드리지 않음. Pylorus의 full thickness myotomy 진행하고 antrum의 1-2cm까지 함. 더 하면 gastroparesis 악화됨. LES myotomy 처럼 쫙 벌어지지 않고 여전히 가깝다 -> muscle scarring bridg가 되면서 recurr하나보다 하고 있음. 그래서 double myotomy 하려넌 노력이 있음. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

49 G-POEM (Gastric per-oral endoscopic pyloromyotomy)
Organoid PPI - dementia EoE Mucosotomy Submucosal tunneling Novel biomarker for esophageal dysplasia Alternative technique; Double pyloromyotomy GC LC Refractory GERD D * G-POEM은 gastric POEM의 약자로 pyloru로부터 proximal 5-7cm 떨어진 부분에 saline injection 후 mucosotomy를 해서 submucosal tunnelin을 하고 pylroric ring의 muscl과 duodenal bulb muscle을 확인한 후 bulb는 건드리지 않고 pylric ring의 muscl만 selective full thickness circular myotomy를 antrum의 1-2cm까지 하게됩ㄷ니다. 식도 LES myotomy를 하고 나면 쫙 벌어지는데 G-POEM은 별로 안 멀어져서 muscle scarring bridg가 되면서 recur가 잘 되는 것으로 이해되고 있고 그래서 double myotomy 하려넌 노력이 있음. Gastric per-oral endoscopic pyloromyotomy procedure.A,Mucosotomy, 3-4 cm in length, performed 5-7 cm proximal to the pylorus to allowsubmucosal entry.BandC,Submucosal tunneling. D,Identification of pyloric ring. E,Selective circular myotomy.F,Defect closure using endoclips. 2-> Temporary therap이다. Pylorus directed theapy로 반응이 있을지 확인하는. 6시 방향. Pylorus/GC approach 11-5시로 있는 것이 duodenal mucosa임. 노출만 시키고 건드리지 않음. Pylorus의 full thickness myotomy 진행하고 antrum의 1-2cm까지 함. 더 하면 gastroparesis 악화됨. LES myotomy 처럼 쫙 벌어지지 않고 여전히 가깝다 -> muscle scarring bridg가 되면서 recurr하나보다 하고 있음. 그래서 double myotomy 하려넌 노력이 있음. Achalasia /POEM P Gastroparesis /G-POEM GC Identification of pyloric ring Selective full-thickness circular myotomy Wt regain After Bariatric surgery

50 G-POEM for refractory gastroparesis
Organoid PPI - dementia EoE Gastrointest Endosc 2017;85:123-8 Annals of Surgery. 268(3): , September 2018. N=30 (clinical success rate 86%) Improvement of subjectives N=100 Improvement of subjective, objectives Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 2017년에 다국적으로 30명의 환자를 대상으로 진행한 연구를 시작으로 다음해에는 N수도 늘리고 ESS 이외에 객관적 지표인 gastric emptying time도 넣어서 연구하고 이제 올해에에는 etiology별로 구분도 해 보고, 메타분석결과까지 나오는 등 연구가 활발하게 진행되고 있고 성공률은 81.7%로 꽤나 좋은 편입니다. 2017 G-POEM is a technically feasible procedure. This small non-randomized study suggests the effectiveness of G-POEM for the treatment of patients with gastroparesis refractory to medical therapy. It concomitantly results in normalization of GES in a significant proportion of treated patients. (Gastrointest Endosc 2017;85:123-8.) Results of clinical response (symptoms) after gastric per-oral endoscopic myotomy. A total of 4 patients (2 diabetic, 1 postsurgical, 1 idiopathic cause) did not respond to G-POEM. Comparison of the baseline characteristic between patients who reported clinical response to G-POEM versus those who did not is shown in Table 2 and reveals no significant difference between the 2 groups. 2018 Globlal symptom score Not zero. Etilogy of gastroparesis is multifactorial, Achanasia 처럼 딱 좋아지지 않는다. 그래도 QOL이 좋아졌다. For patients with medically refractory gastroparesis, POP results in both subjective and objective improvement in the majority of patients. Prior intervention does not obviate POP as a therapeutic option. POP should be included along the treatment algorithm for patients with gastroparesis as an organ-sparing procedure. Subjective evaluation of gastroparesis symptoms was performed using the Gastroparesis Symptom Index (GCSI).22,23 GCSI is a 9-item questionnaire used to generate on 3 subscores: postprandial fullness/early satiety (4 items), nausea/vomiting (3 items), and bloating (2 items). A balanced 6-level scale is used to rate symptom severity from absent (0) to severe (5) symptoms over the prior 2 weeks. The overall GCSI is the arithmetic mean of the 3 subscores. 22,23 . Preference for objective evaluation of gastric emptying is given to 4-hour nonextrapolated solid-phase scintigraphic gastric emptying study (GES). 2019 GPOEM appears to be a safe and effective minimally invasive therapy for refractory gastroparesis,especially for patients with predominant nausea/vomiting and shorter duration of disease, regardless of the etiol-ogy. We propose the clinical criteria for undergoing GPOEM should be a GCSI of at least 2.0 and a gastric reten-tion of greater than 20%. (Gastrointest Endosc 2019;89: 2019 meta Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Gastrointest Endosc May;89(5): Endosc Int Open Mar;7(3):E322-E329 N=40 Regardless of etiology (DG vs NDG) Predominant nausea, vomiting, shorter duration of disease 6 enrolled studies Clinical success rate 81.7% Wt regain After Bariatric surgery

51 G-POEM, future aspects D Alternative technique Double pyloromyotomy
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD G-POEM이 pyloric ring의 muscle을 인위적으로 변화시킨다는 점에서 distensibility의 지표가 있으면 좋겠어서 achalasia에 사용하고 있는 endoFLIP을 G-POEM에도 적용하고자 하는 노력이 되고 있는데 현재 pylorus에 사용하도록 FDA 승인받은 balloon과 catheter가 제한적이기도 하고, gastroparesis가 pyloric ring의 muscle 만의 문제가 아니라 multifactorial disease이기 때문에 연구가 더 진행되어야 하겠습니다. Achalasia /POEM LC Gastroparesis /G-POEM GC Wt regain After Bariatric surgery

52 마지막으로 bariatric surgery 후 weight regain이 있을 때 내시경적 치료에 대한 내용입니다.
Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD 마지막으로 bariatric surgery 후 weight regain이 있을 때 내시경적 치료에 대한 내용입니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

53 Weight regain in RYGB correlates to outlet diameter
Bariatrics Weight regain in RYGB correlates to outlet diameter Normal GJA stoma: 10 to 12mm  Dilated > 20mm Transoral outlet reduction (TORe) Goal: Reduce outlet to a target size of 5~8mm Achieve the goal with Sclerotherapy Ablative techniques (APC, RFA, cryotherapy, ESD) Stomaplication ± pouch reduction (OTSC) Organoid PPI - dementia EoE Novel biomarker for esophageal dysplasia Refractory GERD RnY gastric bypass surger를 하게 되면 Gjstomy가 생기는데 지름이 2cm (tight하게는 1.5cm) 이상이 되면 dilation 되었다고 정의하고 있고, 이 이상되면 weight regai과 관련이 있다는 보고가 있습니다. 그래서 이런 경우 치료의 골은 Gjstomy outlet 지름을 5-8mm 정도로 좁혀주는 것이고 이와 관련하여는 indirect하게 stenosis를 유발하는 방법과 suture를 이용해서 직접적으로 좁혀주는 방식이 소개되었습니다. Achalasia /POEM Gastroparesis /G-POEM Wt regain After Bariatric surgery

54 Thank you for your attention
오늘 제가 간략하게나마 소개해드린 내용이 여러 선생님들의 학문적 발전에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다. 이상으로 발표 마치겠습니다. 질문이나 코멘트 있으시면 부탁드리겠습니다.