Desmoplastic small round cell tumor: from genomics to targets, potential paths to future therapeutics (2024)

https://doi.org/10.3389/fcell.2024.1442488

 

DSRCT는 복강과 골반에서 발생하는 희귀한 소아암으로, EWSR1::WT1 융합 유전자가 암의 기원이다. 이 단백질은 세포 성장 유전자를 비정상적으로 활성화시키며, 현재 표준 치료법으로는 생존율이 낮다. 최근 다양한 DSRCT 세포주와 환자 모델이 구축되면서 NTRK3, CDK4/6, EGFR 등 새로운 치료 표적이 제시되었고, 기존 승인 약물의 재활용이 가능한 경로들이 확인됐다.

 

모델 및 데이터셋 구축 현황

• DSRCT는 극히 희귀한 종양으로, 연구의 가장 큰 장벽은 세포주와 환자 샘플의 부족이었다.

• 2002년 JN-DSRCT-1 세포주가 처음 확립된 이후, 거의 20년간 단일 모델만 존재했다.

• 최근 들어 다음과 같은 새로운 세포주 다수가 확립됐다.

  • BER-DSRCT

  • BOD-DSRCT

  • SK-DSRCT1, SK-DSRCT2

  • OV-054 DSRCT

• 이러한 모델은 DSRCT의 분자생물학 연구를 크게 확장시켰다.

• 환자 유래 이종이식(PDX) 모델도 다수 구축됐다.

  • Fondazione IRCCS Istituto Nazionale dei Tumori에서 1개

  • MD Anderson Cancer Center에서 3개

  • Memorial Sloan Kettering Cancer Center(MSKCC)에서 24개 확립

• MSKCC는 현재 200개 이상의 DSRCT 샘플을 보유한 주요 종양은행으로 성장했다.

• 이러한 모델 확보와 병행해 차세대 염기서열 분석(NGS)이 본격화됐다.

DNA 시퀀싱 결과

• EWSR1::WT1 융합 외의 반복 돌연변이는 거의 드물다.

• 405개 유전자를 분석한 연구에서 다음 유전자의 변이 빈도가 확인됐다:

  • FGFR4 (8%)

  • ARID1A (11%)

  • TP53 (10%)

  • MSH3 (14%)

  • MLL3 (16%)

• 다른 연구에서는 TERT (3%), HRAS (5%), ARID1A (6%) 변이도 보고됐다.

• 공통적으로 낮은 돌연변이 부담(TMB)이 특징이다.

RNA 시퀀싱 결과

• RNA-seq 연구가 진행되면서, DNA 변이보다 전사체 수준의 정보가 임상적으로 더 의미 있음이 드러났다.

• 여러 연구팀이 DSRCT 종양의 RNA 프로파일을 구축했으며 MSKCC의 대규모 데이터(57개 샘플)는 곧 공개될 예정이다.

• 5개 세포주에서 EWSR1::WT1 억제 전후의 RNA-seq이 수행되어 융합 단백질이 조절하는 유전자 집합이 정의됐다.

ChIP-seq 결과

• EWSR1::WT1의 DNA 결합 위치를 분석한 결과

  • WT1 고유의 결합 서열과 유사한 패턴

  • 백혈병 세포에서의 WT1과는 완전히 다른 결합 특성

• 히스톤 변형, AR(안드로겐 수용체) 결합, 전사 조절 관련 크로마틴 패턴도 규명되었다.

 

EWSR1::WT1의 암유발 메커니즘

• EWSR1::WT1은 EWSR1의 N-말단 활성화 도메인과 WT1의 3개 zinc finger가 융합된 전사인자이다.

• 세포핵에서 DNA에 직접 결합해 전사 조절을 수행한다.

• 융합 단백질 억제(shRNA) 시 DSRCT 세포 증식이 멈추며, 이 단백질의 존재 자체가 종양 생존에 필수적임이 증명됐다.

주요 전사 조절 특징

• 공통적으로 조절되는 유전자는 다음과 같다.

  • 상향 조절(upregulated): 68~175개

  • 하향 조절(downregulated): 166~223개

• 결합된 유전자의 약 90%는 발현이 증가하거나 안정적으로 유지되며 10%만 발현이 억제됐다.

• WT1의 원래 결합 서열이 유지되지만 EWSR1::WT1은 세포 유형에 따라 다른 전사 조절 기능을 수행한다.

두 가지 주요 아이소폼

• E+KTS / E–KTS 두 형태가 존재한다.

• E–KTS 형태가 세포 성장 관련 유전자(CCND1 등)를 강하게 활성화하며 종양 증식에 더 직접적으로 관련됨이 밝혀졌다.

• 그러나 이 융합 단백질만으로는 변형(oncogenic transformation)이 일어나지 않는다.

• p53 돌연변이나 후성유전학적 변화 등 보조적 요인이 필요하다.

 

주요 성장 경로 억제 타깃

a) NTRK3

• EWSR1::WT1이 직접 조절하는 하위 경로

• 신경성 성장 수용체로, entrectinib 투여 시 DSRCT 세포 생존율이 현저히 감소했다.

• 3종의 PDX 모델 중 1개는 완전 성장 정지, 나머지 2개는 50~75% 억제

• 후속 약물 PBI-200이 임상 1/2상 진행 중

b) SIK1

• EWSR1::WT1에 의해 발현이 유도되는 대사 조절 인산화효소

• 다른 암에서는 종양 억제 인자지만, DSRCT에서는 오히려 종양 성장에 필수적인 역할을 한다.

• siRNA로 억제 시 DNA 복제 차단(MCM2 인산화 감소)으로 세포 사멸이 유도됐다.

• SIK1 특이 억제제가 없어 임상 적용에는 추가 약물 개발이 필요하다.

c) BLK

• B세포 활성화 관련 인산화효소

• EWSR1::WT1과 암 줄기세포(cancer stem cell) 환경에서 모두 과발현된다.

• 억제 시 줄기세포 특성이 감소하고 항암제 감수성이 증가한다.

• 그러나 일반 종양세포에서는 발현이 낮아 단독 억제는 효과가 제한적이다.

• 다른 약제와 병용할 때 효과적일 가능성이 있다.

d) CCND-CDK4/6-RB 축

• 세포주기 조절 핵심 축으로, EWSR1::WT1(E–KTS형)이 CCND1 발현을 직접 유도한다.

• 팔보시클립(Palbociclib) 투여 시 RB 인산화 억제 및 종양 성장 억제 확인

• DSRCT는 RB 유전자의 돌연변이가 드물어 CDK4/6 억제제에 반응할 가능성이 높음

e) EGFR

• DSRCT에서 고발현되지만 EWSR1::WT1 직접 조절은 아니다.

• 세툭시맙(Cetuximab)·아파티닙(Afatinib) 병용 시 종양 부피 40% 감소

• EWSR1::WT1과의 간접적 상호작용 가능성이 제기됨

• 다른 신호 억제제와 병용 시 상승 효과 기대

f) AR (Androgen Receptor)

• DSRCT가 남성에 압도적으로 많은 점에서 주목된 경로

• 안드로겐 수용체 억제제(Flutamide, Enzalutamide 등)로 일부 환자에서 부분 반응 관찰

• 그러나 일부 실험에서는 AR 억제 후에도 세포 생존 유지 → AR 독립적 작용 또는 다른 핵 수용체(예: GR) 관여 가능성

• 향후 테스토스테론 신호와 EWSR1::WT1의 교차 규명 필요

g) PARP

• DNA 손상 복구를 담당하는 효소

• PARP 억제제(올라파립) 단독보다 테모졸로마이드 병용 시 시너지 효과 확인

• 세포 사멸 증가 및 PDX 모델에서 종양 성장 억제 관찰

h) Trabectedin / Lurbinectedin

• DNA minor groove에 결합해 융합 단백질의 DNA 결합을 방해

• Lurbinectedin은 EWSR1::WT1 단백질 발현 자체를 억제하며 종양 성장을 현저히 억제했다.

• Trabectedin + Irinotecan 병용 시 완전 관해(Complete Response) 사례 보고

• 현재 임상시험(NCT05918640) 진행 중

i) CHK1

• DNA 복구 신호 경로 핵심 단백질

• 억제제 Prexasertib 단독으로 DSRCT PDX에서 완전관해 확인

• 임상 1/2상에서 부분 반응 32%, 안정 병변 47%

• 이리노테칸 병용 시 재감수성(resensitization) 관찰

 

면역치료 타깃

a) B7-H3

• DSRCT에서 거의 모든 샘플이 강하게 발현

• 복강 내 방사선 항체 치료(131I-omburtamab)로 복강 내 진행 지연 확인

• 현재 2상 임상시험 진행 중이며, B7-H3 CAR-T 세포치료도 병행 연구 중

b) HER2

• DSRCT 일부에서 HER2가 고발현됨

• HER2 이중항체(Bispecific antibody) 사용 시 마우스 모델에서 두 종류의 세포주 모두에서 지속적 완전 억제 확인

• HER2 CAR-T 세포로 14개월 이상 병의 진행 억제 사례도 있음

• 향후 HER2 항체-약물 복합체(ADC) 연구가 예정돼 있다.

c) 네오펩타이드(Neopeptides) 기반 면역치료

• EWSR1::WT1 융합 부위 자체가 새로운 항원으로 작용할 가능성 존재

• 가장 흔한 융합형(EWSR1 exon7 - WT1 exon8)에서 특이적 펩타이드 서열이 생성됨

• 이 융합부위 유래 펩타이드를 표적으로 하는 T세포 치료 연구가 진행 중이다.

d) Neogene 유전자

• EWSR1::WT1이 새로운 전사 영역을 활성화시켜 '신유전자(Neogene)'를 만든다.

• DSRCT에서 37개의 neogene이 확인되었고, 이 중 7개는 EWSR1::WT1 억제 시 75% 이상 발현 감소

• 면역 시스템에 의해 인식 가능한 신항원(neoantigen)으로 발전 가능성이 높다.

 

복합 치료 전략

• DSRCT는 종양 이질성이 높고 단일 약물로 완전관해가 어렵다.

• 따라서 병용치료(Combination therapy)가 필수적이다.

병용치료의 주요 방향

1. EWSR1::WT1 하위 경로 억제 + 상위 조절 인자 억제

   • 예: NTRK3 억제제 + CCND-CDK4/6 억제제

2. EWSR1::WT1 의존 경로 + 비의존 경로 병용

   • 예: NTRK3 억제제(융합의존) + EGFR 억제제(비의존)

3. 면역치료 타깃 복합화

   • 예: HER2 + B7-H3 이중특이 항체

4. 표적치료 + 면역치료 융합 전략

   • 예: CDK4/6 억제제 → T세포 활성 증가 → HER2 이중항체와 병용 시 상승효과

   • NTRK3 억제 + NTRK3 CAR-T 조합도 가능성 있음.

 

결론

DSRCT의 치료 돌파구는 EWSR1::WT1에 의한 전사 조절 경로를 차단하는 것이다. 이와 함께 세포 성장 축(NTRK3, CDK4/6)과 표면 항원(B7-H3, HER2)을 동시에 억제하는 복합 치료전략이 가장 유망하다. 특히 이미 FDA 승인을 받은 표적 약물들을 조합하면 임상 전환이 빠르며, 향후 면역치료와 표적 억제제를 결합한 새로운 DSRCT 맞춤 치료가 가능할 것으로 보인다.