한국인 두경부 편평세포암종환자에서 COX-2 와 IL-10 유전자 다형에 관한 연구

Abstract

두경부에 발생하는 악성종양은 전체 악성종양의 약 5%를 차지하며 90% 이상이 편평세포암종이다. 악성종양의 발생원인은 크게 환경적인 요인과 숙주(host) 요인으로 나눌 수 있다. 환경적인 요인으로는 흡연과 음주가 주된 역할을 하는 것으로 알려져 있으며 바이러스 감염, 영양결핍, 직업적 특수성에 따른 먼지나 광물의 흡인, 방사선조사의 병력 등이 있다. 숙주 요인은 개인간의 유전적 감수성(genetic susceptibility)의 차이로 인하여 종양이 발생된다는 것이고 대표적인 것이 유전자 다형(genetic polymorphism)이며 특히 단일 염기 다형(single nucleotide polymorphism, SNP)이다. 본 연구에서는 한국인 두경부 편평세포암종 환자군과 정상 대조군을 대상으로 COX-2 및 IL-10에 대한 유전자 다형의 분포를 조사하여 이들 유전자의 유전자 다형이 한국인의 두경부 편평세포암종의 발병과 연관이 있는지 알아보고자 하였다. 한국인 두경부 편평세포암종 환자군 290명, 정상 대조군 358명을 대상으로 하였고, 말초 혈액을 이용하여 SBE(single base extension)법과 TaqMan assay법으로 COX-2 -1329A>G, +1266C>T, +6365T>C 와 IL-10 -1082A>G, +920T>G, +3917T>C 유전자 다형을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. COX-2 유전자 다형 COX-2 -1329A>G에서 AA, AG와 GG의 3가지 유전자형의 빈도는 환자군과 대조군에서 각각 31.7%, 46.9%, 21.4% 및 32.9%, 46.9%, 20.3% 이었다. AA 유전자형을 기준으로 하였을 때 AG, GG 유전자형의 상대적 위험도는 각각 1.08(0.78-1.49), 1.00(0.61-1.65)으로 나타났다. COX-2 +1266C>T에서 CC, CT와 TT의 3가지 유전자형의 빈도는 환자군과 대조군에서 각각 97.8%, 1.8%, 0.4% 및 98.9%, 1.1%, 0% 이었다. CC 유전자형을 기준으로 하였을 때 CT 유전자형의 상대적 위험도는 1.11(0.21-5.99)이었고 TT 유전자형은 대조군에서 0%의 빈도로 나타나서 상대적 위험도를 구하지 못하였다. COX-2 +6365T>C에서 TT, TC와 CC의 3가지 유전자형의 빈도는 환자군과 대조군에서 각각 64.7%, 32.1%, 3.2% 및 61.2%, 34.0%, 4.7% 이었다. TT 유전자형을 기준으로 하였을 때 TC, CC 유전자형의 상대적 위험도는 각각1.01(0.55-1.84), 0.78(0.49-1.26)으로 나타났다. 3가지의 일배체형(haplotype)을 분석하였고 환자군과 대조군간의 일배체형 빈도에서 ht3 +/+형(ACC/ACC)이 -/-형에 비하여 상대적 위험도가 0.60 (p=0.03)으로 통계학적으로 유의하게 암종의 발생이 적었으며 다른 일배체형에서는 통계학적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 2. IL-10 유전자 다형 IL-10 -1082A>G에서 AA, AG와 GG의 3가지 유전자형의 빈도는 환자군과 대조군에서 각각 85.6%, 13.7%, 0.7% 및 86.9%, 12.9%, 0.3% 이었다. AA 유전자형을 기준으로 하였을 때 AG, GG 유전자형의 상대적 위험도는 각각 0.75 (0.40 -1.43), 1.03(0.28-3.81)으로 나타났다. IL-10 +920T>G에서 TT, TG와 GG의 3가지 유전자형의 빈도는 환자군과 대조군에서 각각 45.5%, 46.2%, 8.3% 및 51.6%, 37.4%, 11.0%이었다. TT 유전자형을 기준으로 하였을 때 TG, GG 유전자형의 상대적 위험도는 각각 1.36 (0.85- 2.16), 0.88(0.59-1.30)으로 나타났다. IL-10 +3917T>C에서 TT, TC와 CC의 3가지 유전자형의 빈도는 환자군과 대조군에서 각각 92.9%, 6.8%, 0.4% 및 93.1%, 6.9%, 0% 이었다. TT 유전자형을 기준으로 하였을 때 TC 유전자형의 상대적 위험도는 0.71(0.30-1.70)이었고 GG 유전자형의 상대적 위험도는 구할 수 없었다. 2가지의 일배체형을 분석하였고 환자군과 대조군간의 일배체형 빈도에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 본 연구의 결과 한국인의 두경부 편평세포암종 환자에서 COX-2 -1329A>G, +1266C>T, +6365T>C 와 IL-10 -1082A>G, +920T>G, +3917T>C의 유전자 다형은 암종의 발생과 연관이 없는 것으로 생각되나 COX-2 일배체형 ht3 +/+의 경우 통계적으로 유의하게 암종 발생의 상대적 위험도가 감소하였다. COX-2 ht3 +/+가 향후 한국인에서 두경부 편평세포암종 발생의 고위험군을 조기에 알아낼 수 있는 분자생물학적 민감도 지표로 사용될 수 있으리라 사료된다.; Head and neck cancers compose approximately 5% of all malignancies and more than 90% are squamous cell carcinomas. Environmental factors and increased genetic susceptibility are the most causative factors of cancer development. Among the environmental factors, smoking and drinking are known as the prominent factors while other causative factors include viral infections, nutritional deficiency, inhalation of dust or minerals caused by specific working environments and a history of radiological exams. Genetic polymorphisms(such as single nucleotide polymorphisms) may alter the susceptibility of the host to environmental factors. Cyclooxygenase-2 (COX-2) catalyzes the synthesis of prostaglandin from arachidonic acid and is overexpressed in inflammatory and malignant conditions including head and neck squamous cell carcinoma(HNSCC). Increased levels of COX-2 may contribute to carcinogenesis by modulating xenobiotic metabolism, apoptosis, angiogenesis and immunosurveillence. Interleukin-10 (IL-10) is commonly regarded as an anti-inflammatory, immuno-suppressive cytokine and has the multi-functional ability of positively and negatively influencing the function of innate and adaptive immunity. It also has both tumor-promoting and inhibiting properties. The objectives of this study are to investigate the frequencies of single nucleotide polymorphism(SNP) of COX-2 and IL-10 in the control group and the HNSCC patient group in the Korean population and to evaluate the association of COX-2 and IL-10 polymorphisms with the risk of HNSCC. COX-2 -1329A>G, +1266C>T, +6365T>C and IL-10 -1082A>G, +920T>G, +3917T>C genotyping were performed in 290 Korean HNSCC patients and 358 healthy controls. Genomic DNA was extracted from peripheral blood lymphocyte. Genotyping was done by single base extension using gene-specific primers and Taqman assay. The results were as follows. 1. The frequencies of -1329A>G(AA, AG, GG) genotypes at COX-2 were 31.7%, 46.9% and 21.4% in HNSCC, and 32.9%, 46.9% and 20.3% in controls, respectively. The odds ratio of AG and GG were 1.08 and 1.00 in reference to AA respectively. The frequencies of +1266C>T(CC, CT, TT) genotypes at COX-2 were 97.8%, 1.8% and 0.4% in HNSCC, and 98.9%, 1.1% and 0% in controls, respectively. The odds ratio of CT was 1.11 in reference to CC. The frequencies of +6365T>C(TT, TC, CC) genotypes at COX-2 were 64.7%, 32.1% and 3.2% in HNSCC, and 61.2%, 34.0% and 4.7% in controls, respectively. The odds ratio of TC and CC were 1.01 and 0.78 in reference to TT respectively. 2. Three haplotypes(ht1, ht2, ht3) of COX-2 were analyzed. The frequencies of ht1(-/-, +/-, +/+) were 32.1%, 46.6% and 21.3% in HNSCC, and 32.5%, 48.7% and 18.8% in controls, respectively. The odds ratio of ht1 +/- and ht1 +/+ were 0.91 and 0.88 in reference to ht1 -/- respectively. The frequencies of ht2(-/-, +/-, +/+) were 40.8%, 44.8% and 14.4% in HNSCC, and 43.3%, 43.6% and 13.1% in controls, respectively. The odds ratio of ht2 +/- and ht2 +/+ were 1.32 and 1.35 in reference to ht2 -/- respectively. The frequencies of ht3(-/-, +/-, +/+) were 69.3%, 27.8% and 2.9% in HNSCC, and 62.4%, 33.0% and 4.6% in controls, respectively. The odds ratio of ht3 +/- and ht3 +/+ were 1.05 and 0.60 in reference to ht3 -/- respectively. There is statistical significance in ht3 +/+(p value : 0.03). 3. The frequencies of -1082A>G(AA, AG, GG) genotypes at IL-10 were 85.6%, 13.7% and 0.7% in HNSCC, and 86.9%, 12.9% and 0.3% in controls, respectively. The odds ratio of AG and GG were 0.75 and 1.03 in reference to AA respectively. The frequencies of +920T>G(TT, TG, GG) genotypes at IL-10 were 45.5%, 46.2% and 8.3% in HNSCC, and 51.6%, 37.4% and 11.0% in controls, respectively. The odds ratio of TG and GG were 1.36 and 0.88 in reference to TT respectively. The frequencies of +3917T>C(TT, TC, CC) genotypes at IL-10 were 92,9%, 6.8% and 0.4% in HNSCC, and 93.1%, 6.9% and 0% in controls, respectively. The odds ratio of TC was 0.71 in reference to TT respectively. 4. Two haplotypes(ht1, ht2) at IL-10 were presented. The frequencies of ht1(+/+, +/-, -/-) were 45.3%, 46.9% and 7.8% in HNSCC, and 51.8%, 37.9% and 10.3% in controls, respectively. The odds ratio of ht1 +/- and ht1 -/- were 1.38 and 0.81 in reference to ht1 +/+ respectively. The frequencies of ht2(-/-, +/-, +/+) were 92.6%, 3.5% and 3.9% in HNSCC, and 90.0%, 4.1% and 5.9% in controls, respectively. The odds ratio of ht2 +/- and ht2 +/+ were 0.65 and 0.76 in reference to ht2 -/- respectively. Based on these results, it is suggested that COX-2 -1329A>G, +1266C>T, +6365T>C and IL-10 -1082A>G, +920T>G, +3917T>C genetic polymorphisms might not have a correlation with the development of HNSCC in the Korean population while ht3 +/+ of COX-2 might be associated with the development of HNSCC since the odds ratio significantly decreased statistically in correlation with the development HNSCC. We, therefore, believe that it can be used as biomarker to predict high risk groups of HNSCC in the Korean population.