서 론
방광암은 전세계적으로 남성에서 7번째로 많고, 여성에서는 17번째로 흔한 암으로 알려져 있다. 2015년 미국에서 새롭게 진단된 방광암 환자의 약 80%가 비근육침윤방광암이었고, SEER registry (U.S. Surveillance Epidemiology and End Results program)에서는 1988년부터 2006년까지의 비근 육침윤방광암의 유병율은 큰 변화가 없다고 보고하였다.1-3
비근육침윤방광암의 표준치료는 경요도방광절제술로 완전 절제이며, 방광암의 재발이나 근육침윤방광암으로의 진행을 막을 목적으로 bacillus Calmette-Guérin (BCG) 면역요법이나 항암요법제를 방광 내에 주입해 볼 수 있다.4,5 그러나, 불행히도 방광암은 경요도방광절제술 후에도 자주 재발하며, 50%의 비근육침윤방광암 환자에서 수술 후 5년 이내에 재발을 경험한다.6 재발의 위험도는 고등급의 방광암일수록 증가하는 것으로 알려져 있다.7
지금까지 비근육침윤방광암 환자의 재발을 줄이기 위하여 다양한 방광 내 주입요법에 대한 연구가 시행되었고, 고식적인 방법인 항암제 주입요법과 BCG 면역요법 이외의 다양한 시도들이 시행되고 있으나,8,9 아직까지 기존의 방광 내 주입요법을 대치할 결과를 얻지는 못했다. 비근육침윤방광암 환자에서 표준치료 이후 방광암의 재발을 예측하기는 아주 어렵고, 좀 더 민감도와 특이도가 높은 비침습적인 방광암의 재발을 예측하는 마커가 앞으로 필요하다. 지금까지 방광암 조직, 환자의 혈액 및 소변을 이용하여 방광암의 재발을 예측하려는 다양한 시도들이 있었지만, 완전히 입증된 방광암 재발관련 마커는 없는 실정이며, 이 연구에서는 비근육침윤방광암 환자의 방광암조직, 환자의 혈액 및 소변을 이용한 방광암 재발관련 마커의 가능성을 지닌 바이오마커를 정리하였다.
방광암 조직을 이용한 방광암 재발 예측의 가능성을 지닌 바이오마커
1. 유전자 마커 (Genetic Markers)
DNA 메틸화는 유전자 전사(gene transcription) 및 유전체 안정성(genomic stability)을 조절하는 중요 인자로서 주로 종양억제유전자(tumor suppressor gene)의 메틸화가 암 발생에 중요한 역할을 하는 후성학적 변화로 알려져 있다.10 재발 예측의 가능성을 지닌 메틸화 마커로는 종양억제유전자로 작용하는 Kruppel-like factor 4 (KLF4)의 DNA 메틸화로 KLF4의 단백질의 발현양이 저하되어 있고, 비근육침윤방광암 절제 후 조기 재발과 연관이 있었고,11 종양억제유전자 로 작용하는 cadherin 13 (CDH13)의 DNA 메틸화가 비근육침윤방광암에 자주 발견되고, CDH13 메틸화가 있는 환자에서 무재발생존율이 현저히 짧은 것을 확인하였다고 보고하였다.12 또한, ISL1과 HOXA9 DNA 메틸화가 재발한 비근육침윤방광암 환자에서 유의하게 많이 관찰되었고,13 RSPH9 (radical spoke head protein 9) DNA 과메틸화는 비근육침윤방광암의 재발에 관여하고, 좋은 예측마커가 될 수 있다고 보고하였다.14
유전자변이는 다양한 형태로 나타나며, 유전자 변이가 비근육침윤방광암의 재발과 연관있다고 알려져 있다. 방광암 조직에서의 Glutathione S-transferase mu (GSTM1) 단일유전자변이(single nucleotide polymorphism, SNP)가 없는 환자에서 비근육침윤방광암의 재발이 더 많은 것을 확인하였고,15 MDM4 증폭(copy number variations amplification)이 비근육침윤방광암이 재발하지 않는 환자에서 많이 증폭되어 있는 것을 확인하였다.16 또한, 암유전자(oncogene)로 작용하는 PIK3CA (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit alpha)의 변이 등 유전자 변화가 있는 경우 비근육침윤방광암의 재발의 감소와 연관이 있는 것으로 보고하였다.17
전령 RNA (messenger RNA, mRNA) 발현양도 비근육침윤방광암의 재발과 연관이 있음을 나타내는 연구들도 있다. Topoisomerase II-alpha (TOP2-) 는 세포증식의 마커로서, TOP2-의 mRNA 발현양의 증가가 비근육침윤방광암의 재발과 유의하게 연관이 있다고 보고하였고, 단백질 면역염색에서도 동일한 결과를 확인하였다.18 HMOX1 (heme oxygenase 1)의 mRNA 발현양의 증가도 비근육침윤방광암의 재발과 유의하게 연관이 있다고 보고하였고,19 또한, CCNB1 (cyclin B1) mRNA 발현양이 높은 환자에서는 비근육침윤방광암의 재발률이 유의하게 높았다고 보고하였다.20 Table 1은 비근육침윤방광암에서 재발을 예측하는 유전자마커에 대해서 정리하였다.
Table 1.
Genetic biomarkers for prediction of recurrence in NMIBC
2. 단백질 마커 (Protein Markers)
단백질은 유전자 발현의 최종산물로 비근육침윤방광암의 조직에서 단백질 발현양을 면역형광염색을 이용하여 측정하여 비근육침윤방광암의 재발과 연관 있음을 많은 연구들이 보고하였다.
Calcium-dependent adhesion (cadherin)은 세포부착분자(cell adhesion molecule)로 세포막 단백질의 일종으로 세포-세포 상호작용(cell-cell interaction)에 중요한 역할을 한다. E-cadherin의 발현이 음성이고, N-cadherin의 발현이 나타나는 환자의 90%에서 비근육침윤방광암의 재발을 보고하였고, 이 환자군들에서 무재발생존율이 유의하게 낮았다고 보고하였고,21 다른 연구에서도 N-cadherin의 발현이 나타난 환자에서 무재발생존율과 연관이 있고, 재발의 위험이 높은 것으로 보고하였다.22 또한, PCDH7 (protocadherin 7)의 발현이 낮은 환자에서는 무재발 생존 기간이 현저히 감소하였다고 보고하였다.23
종양 마커인 Ki67과 P53은 전세계적으로 방광암의 진단에 흔히 쓰이는 마커로 비근육침윤방광암의 재발을 예측하는 연구 결과들이 많이 보고되었다. Ki67의 발현양은 비근육침윤방광암 등급, 병기, 크기 및 개수와 연관 있고, P53의 경우 등급과 침윤 정도와 연관이 있다. P53과 Ki67의 조합은 재발을 예측할 수 있는 것으로 보고하였다.24 또 다른 연구에서는 Ki-67의 발현이 생존율과 연관이 있고, p53의 발현이 높으면 재발이 줄어드는 것으로 보고하였다.25 여러 개의 종양, 크기, 병기, 등급과 Ki-67 발현양은 무재발 생존 기간과 연관이 있고, Ki-67과 EORTC risk score의 조합은 종양의 재발을 더 정확하게 예측하는 마커라고 보고하였다.26
그 외에 다양한 단백질의 발현이 방광암의 재발과 연관이 있고, 방광암의 재발을 예측할 수 있다고 보고하였다. Tumor Suppressor in Lung Cancer-1 (TSLC1)의 발현이 없는 비근육침윤방광암 환자는 47.3%였고, TSLC1 발현이 낮은 환자에서 높은 재발율을 보고하였고,27 HER2 발현이 비근육침윤방광암의 무재발생존을 예측하는 마커라고 보고하였다.28 CREBBP의 발현이 있으면 높은 등급의 비근육침윤방광암에서 무재발 생존 기간이 줄어들고, CD81의 발현양이 낮으면 무재발 생존 기간이 줄어든다고 보고하였고,29 Snail의 발현이 있으면 비근육침윤방광암의 재발이 발현이 없는 환자에서보다 유의하게 높았다고 보고하였다.30 HO-1, S100A4의 발현이 높거나, SYDN1의 발현이 감소하면 무재발 생존 기간이 유의하게 감소한다고 보고하였고,31 AT1R 의 발현이 비근육침윤방광암의 초기 재발과 연관있다고 보고하였다.32 Survivin 및 Livin의 발현이 높은 환자에서 낮은 무재발 생존 기간을 보였고, caspase 3의 발현이 높은 환자에서는 좋은 무재발 생존 기간을 보였다. 비근육침윤방광암환자에서 높은 survivin, livin 및 낮은 caspase 3 환자에서 유의하게 짧은 무재발 생존 기간을 보고하였다.33 Ubiquitin- like with PHD and ring finger domains 1 (UHRF1)의 발현은 재발과 유의한 상관관계를 보이고, 다변량분석에서도 UHRF1의 과발현이 비근육침윤방광암의 재발 예후를 예측할 수 있는 요소로서, 재발을 예측할 수 있는 마커로서의 가능성을 보여주었다.34 Cyclooxygenase-2 (COX-2)의 발현이 없는 환자에서 비근육침윤방광암의 재발이 많이 관찰되었다. 따라서, COX-2의 발현이 없으면 재발을 염두에 두고 추가적인 치료를 고려해야 한다고 보고하였다.35 RING box protein-1 (RBX1)의 발현은 비근육침윤방광암의 고등급과 진행된 병기와 연관이 있고, 높은 발현양을 보이는 경우 짧은 무재발 생존 기간을 보였다.36 Table 2는 비근육침윤방광암에서 재발을 예측하는 단백질 마커에 대해서 정리하였다.
Table 2.
Protein biomarkers for prediction of recurrence in NMIBC
방광암 환자의 혈액을 이용한 방광암 재발 예측의 가능성을 지닌 바이오마커
방광암 환자의 혈액을 이용하여 방광암의 재발을 예측한 연구들은 유전자 변이, 마이크로알엔에이(microRNA), 유전자 발현양의 측정 등 다양한 방법으로 연구가 진행되었다.
비근육침윤방광암 98명의 혈액의 DNA에서 natural resistance-associated macrophage protein 1 (NRMAP1) 과 human glutathione peroxidase 1 (hGPX1)의 유전자 변이를 관찰하였고, hGPX1 CT genotype이 BCG 방광 내 주입요법 후에 재발 시간이 짧았고, 다변량분석에서도 NRAMP1 G:G genotype 이 BCG 방광 내 주입요법 후에 비근육침윤방광암의 재발 시간이 감소되는 것을 관찰하였다.37 또한, 822명의 환자의 혈액을 이용한 단일유전자변이(SNP) 연구에서 TNIP2, CD5, JAK3의 multimarker method를 이용하였을 때 재발의 위험과 강한 연관이 있을 것으로 보고하였다.38
혈액 내 microRNA 연구에서 250명의 비근육침윤방광암 환자를 분석한 결과, 높은 miR-152 레벨과 낮은 miR-3187-3p 레벨을 가진 비근육침윤방광암 환자에서 무재발 생존 기간이 짧은 것으로 보고하였고, 다변량 Cox 분석에서도 miR-152의 값이 재발과 관련 있는 것으로 보고하면서, 혈액내 miR-152의 발현값이 비근육침윤방광암의 재발 위험도를 나타내준다고 보고하였다.39
혈액 내 단핵구(mononuclear cell)에서 H2AX의 인산화 값도 비근육침윤방광암의 재발과 연관이 있으며, 146명의 방광암 환자와 146명의 대조군을 비교하였을 때 높은 H2AX 인산화 값을 보이는 환자에서 재발의 위험도가 감소하는 것으로 보아, DNA 이중나선깨짐(double strand breaks)을 막아주는 역할을 하는 것으로 보고하였다.40 또한, 혈액 내 백혈구에서 interleukin (IL)-8의 레벨이 방광암의 재발과 유의한 연관이 있고, 높은 IL-8의 값을 가지는 환자에서 재발의 시간이 더 짧은 것으로 보고하였다.41
방광암 환자의 소변을 이용한 방광암 재발 예측의 가능성을 지닌 바이오마커
방광암 환자에서 소변을 이용한 연구는 이미 방광암을 진단하기 위한 다양한 연구들이 시행되었고, 보고되었다.42,43 진단이 아닌 재발에 관한 연구에 있어서 tumor DNA 를 이용한 연구로는 DNA 메틸화, copy number 변화, DNA 변이 (mutation)에 관한 변이 등 다양한 연구들이 시행되었고, 각각의 장단점을 보고하였다.44-47
소변 내에서 높은 IL-8의 발현값을 보이는 환자에서 비근육침윤방광암의 재발 기간이 짧았다고 보고하였고,41 Pro-teomics 연구에서 소변 내의 PDGFRB의 값은 방광암이 재발한 환자에서 더 높게 측정되고, 3년재발 위험률과 상관관계가 있다고 보고하였다.48 소변 내 soluble Fas (sFas)의 발현양을 측정하였을 때, sFas의 양은 대조군에 비해 비근육침윤방광암 환자에서 상승해 있고, 비근육침윤방광암 환자 내에서는 높은 병기, 높은 등급, 재발한 환자들에서 더 높게 관찰되었고, Kaplan-Meier 분석에서도 sFas의 발현양에 따른 재발률의 차이를 보였다고 보고하였다.49 또한, 소변 내 FGFR3 변이는 비근육침윤방광암의 재발을 예측하는 마커는 아니나, FGFR3 변이의 비율(tumor cellularity≥11%)이 재발을 예측해주는 마커라고 보고하였다.50
소변 내에서 microRNA에 관한 연구들은 주로 방광암의 진단을 위해 많이 시행되었지만, 방광암의 재발 등을 예측하기 위한 연구도 계속 보고되고 있다. miR-200a는 다변량분석에서 비근육침윤방광암의 재발과 연관이 있고, miR- 200a의 레벨이 낮은 환자에서 방광암의 재발의 위험도가 높은 것으로 보고하였다.51 miR-214의 경우는 비근육침윤방광암의 재발이 있는 환자에서 재발이 없는 환자와 비교하여 낮은 miR-214의 값을 보였고, 다변량 Cox 회귀분석에서도 cell-free miR-214의 레벨이 비근육침윤방광암의 재발을 예측하는 마커로 보고하였다.52
결론 및 향후 전망
비근육침윤방광암 환자에서 재발을 예측하려는 노력은 아직까지 진행 중이다. 아직까지 재발을 정확하게 예측하게 해주는 마커는 확립되지 않았다. 그래도, 재발을 예측할 수 있는 마커로서의 가능성이 있는 것은 암조직에서 직접 DNA, RNA, 단백질 등을 분석하여 예측하는 것이 좀 더 효과적일 것으로 생각되지만, 암 조직 자체에서의 종양이종성(tumor heterogeneity)으로 인해 좀 더 많은 연구가 필요할 것으로 생각된다.
혈액이나 소변에서 비근육침윤방광암의 재발을 예측하려는 노력 역시 필요하며, 그것은 결국 비침습적인 방법으로 진단 및 예측하는 것이 가장 이상적인 방법이기 때문이다. 방광암은 소변과 가장 오래 접촉하고 있는 암으로써 방광암의 진단뿐만 아니라, 재발 등의 예후 예측에 있어서도 소변에서 찾을 수 있는 연구 결과가 나와서 임상 적용이 가능한 시기가 오지 않을까 생각한다.
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