A case-control association study based on candidate gene approaches was performed to search for gastric cancer genes. The 524 SNPs selected from 98 candidate genes were initially genotyped with pooled DNA and 62 SNPs with 5\%-point allele frequency difference or more between cases and controls were identified. Then the subsequent individual genotyping with 430 unrelated gastric cancer patients and 406 healthy controls revealed two genes significantly associated with susceptibility to gastric cancer.
The rs869736 located at position -309 of the PTPRCAP promoter was associated with susceptibility to diffuse-type gastric cancer. The minor allele homozygote was significantly associated with a 2.5-fold increased susceptibility to diffuse-type gastric cancer (P = 0.0021, n = 252), but not to intestinal-type (P = 0.30, n = 178), versus the major allele homozygote. Nine other SNPs were in nearly perfect linkage disequilibrium ($r^2$ ≥ 0.97) with rs869736, exhibiting the same association, and spread out for 26 kb on 11q13 covering PTPRCAP, RPS6KB2, CORO1B, and GPR152. Among the four genes, however, only PTPRCAP expression was affected by haplotypes of the 10 SNPs. Endogenous transcript levels of PTPRCAP were linearly correlated with copy numbers (zero, one, and two) of the risk-haplotype (P = 0.0060) in 12 lymphoblastoid cells derived from blood samples, but those of the other three genes were not. Furthermore, the cancer-risk, minor allele T of rs869736 increased both promoter activity and specific nuclear protein-binding affinity than the nonrisk, major allele G in luciferase reporter and electrophoretic mobility shift assays, respectively. Accordingly, the minor allele of rs869736 in the PTPRCAP promoter is associated with increased susceptibility to diffuse-type gastric cancer by increasing PTPRCAP expression, possibly leading to activation of the oncogenic Src family kinases.
On the other hand, SNPs in VCAN were specifically associated with intestinal-type gastric cancer, but not to diffuse-type cancer. When all 21 potentially functional SNPs of VCAN were tested, two nonsynonymous SNPs (nsSNP) located at the GAG-β domain of versican showed significant association. The genotype AA in rs188703 (G>A, R1826H) significantly decreased susceptibility to intestinal-type gastric cancer versus GG+GA genotypes (OR = 0.44, P = 0.0075). Likewise, the genotype TT in rs160277 (G>T, D2937Y) significantly decreased the susceptibility versus GG+GT genotypes (OR = 0.43, P = 0.0057). As the GAG-β domain is known to enhance cell proliferation and activate EGFR signal pathway, the amino acid changes may impair the function and decrease susceptibility to gastric cancer.
In conclusion, this is the first report to show the genetic association of PTPRCAP and VCAN with susceptibility to gastric cancer. Each gene was specifically associated with either subtype of gastric cancer, diffuse- or intestinal-type, reflecting their distinct features in histological, epidemiological, and pathological aspect. These findings will accelerate following studies to understand the molecular mechanism underlying gastric cancer and to develop therapeutic agents for that disease.
질병 유전자의 발굴은 질환발생의 기작을 분자수준에서 이해하고 치료제를 개발하기 위해 반드시 선행되어야 한다. 본 연구는 한국인에게서 가장 흔하게 발생하는 암종인 위암의 유전자를 발굴하여 위암 치료의 기반을 마련하기 위해 수행되었다.
위암조직에서 발현량이 비정상적으로 증가하거나 감소한 유전자들을 후보유전자로 선정한 후, 이들 유전자에 존재하는 단일염기다형성의 유전자형을 430명의 위암환자와 406명의 정상인 DNA를 대상으로 하여 분석하였다. 그 결과 PTPRCAP, VCAN 유전자의 단일염기다형성과 위암 감수성 사이에서 통계학적으로 유의미한 관련성이 발견되었다. 산재성 위암과 장관성 위암은 병리학적, 임상학적으로 독특한 특성을 지니고 있다. 이러한 특성을 반영하듯, 새롭게 발굴된 유전자는 위암의 세부 타입과 특이적인 관련성을 나타내었다.
PTPRCAP 유전자의 프로모터에 위치하는 rs869736 단일염기다형성은 산재성 위암의 감수성과 매우 강한 관련성을 나타내었다. rs869736의 유전자형이 GT이거나 TT일 경우, 산재성 위암의 감수성은 GG 유전자형에 비하여 각각 45\%, 147\% 증가하는 것으로 나타났다. 또한 T 대립형질은 전사인자와 더욱 강하게 결합하여 프로모터 활성을 향상시킴으로써, PTPRCAP 유전자의 발현을 증대시키는 기능이 있음을 확인하였다.
반면, VCAN 유전자는 장관성 위암 특이적인 관련성을 나타냈다. 세포분열과 종양생성을 촉진하는 것으로 알려진 GAG-β 도메인의 아미노산 서열을 변화시키는 rs188703 (R1826H)과 rs160277 (D2937Y)의 소수대립형질이 장관성 위암의 감수성을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 특히 1826번째 아미노산이 히스티딘이고 2937번째 아미노산이 타이로신일 경우, 위암의 위험도가 50\% 이상 낮아지는 효과가 있었다.
금번 연구 결과는 위암의 분자적 특징에 대한 우리의 이해의 수준을 한 단계 넓히고, 효과적인 위암 치료제를 개발하는데 도움을 줄 것으로 기대된다.
