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책임저자：윤현조, 전북 전주시 덕진구 금암동 634-18
561-712, 전북대학교병원 외과 Tel: 063-250-1570, Fax: 063-271-6197 E-mail: [email protected]
접수일：2008년 1월 17일, 게재승인일：2008년 3월 13일 본 논문의 요지는 2006년 대한외과학회 추계학술대회에서 구연 발 표되었음.
중심 단어: 수술 전 항암화학요법, 예후 인자, 유방암
유방암에서 수술 전 항암화학요법이 생물학적 예후인자들에 미치는 영향
전북대학교 의학전문대학원 외과학교실 하기원ㆍ윤현조ㆍ정성후
The Effect of Neoadjuvant Chemotherapy on the Biological Prognostic Markers in Breast Cancer Patients
Gi Won Ha, M.D., Hyun Jo Youn, M.D. and Sung Hoo Jung, M.D.
Department of Surgery, Chonbuk National University Medical School, Jeonju, Korea
Purpose: The selection of systemic therapy for breast cancer is based on the expression pattern of biological prognostic markers. Neoadjuvant chemotherapy has been considered the standard care for locally advanced breast cancer.
However, its effect on the expression of biological prognostic markers is controversial. The aim of this study was to de- termine whether neoadjuvant chemotherapy may alter these expression patterns in patients suffering with breast cancer.
Methods: We determined the protein expression levels of es- trogen receptor (ER), progesterone receptor (PR), p53 and HER-2/neu in the preoperative core needle biopsies and the final surgical specimens from 15 patients who received neo- adjuvant chemotherapy between January 2002 and June 2007. As a control group, we analyzed the samples from patients who did not receive neoadjuvant chemotherapy.
Results: The pathologic complete tumor response rate (pCR) of the neoadjuvant chemotherapy group was 6.7% (1/15). Of those patients who did not achieve a pCR (n=14), no sig- nificant differences in the biological prognostic markers ex- pression were observed between the two groups. Alteration of the ER or PR status occurred in 42.8% (6/14) of the pa- tients after neoadjuvant chemotherapy and in 14.3% (2/14) of the control patients, showing there was no significant dif- ference between the two groups (P=0.210). The hormonal receptor status was changed in 3 cases (21.4%) after neo-
adjuvant chemotherapy.
Conclusion: There were no significant differences for the changes in the expression of ER, PR, p53 and HER-2/neu from the preoperative core needle biopsy to the final surgical specimens between those patients who had received neo- adjuvant chemotherapy and those patients who didn't.
However, changes of the ER or PR status and the hormonal receptor status occurred in 42.8% and 21.4%, respectively, of the patients who underwent neoadjuvant chemotherapy.
As these changes may impact treatment, we suggest that immunohistochemical assay is necessary before and after neoadjuvant chemotherapy in patients with breast cancer. (J Korean Surg Soc 2008;74:412-417)
Key Words: Neoadjuvant chemotherapy, Prognostic marker, Breast cancer
서 론
유방암에서 수술 전 항암화학요법은 종양의 크기를 줄여 수술이 불가능한 환자의 수술 가능성을 높이고, 유방보존 술의 기회를 늘려 환자의 삶의 질을 향상시키며, 미세전이 를 조기에 치료하여 원격전이를 예방하고, 국소 재발의 위 험을 감소시키며 항암제의 반응도를 예측할 수 있는 등의 장점이 있는 반면, 약 10∼35%의 환자들은 수술 전 항암화 학요법에 따른 이점을 얻지 못하고 이에 따른 과잉 치료 및 치료 지연의 가능성 그리고 예후 인자의 변화와 병기 감소로 인하여 향후 치료 계획 수립이 어려울 수 있다는 단점도 있다.(1,2)
유방암의 예후 인자로는 나이 혹은 월경 상태와 같은 환 자 특성 및 액와부 림프절 전이 여부나 암의 크기와 같은 병리조직학적 특징 그리고 암의 성장 및 진행과 관련되는 표지자 등이 있으며 이 중 에스트로겐 수용체(estrogen re- ceptor; ER), 프로게스테론 수용체(progesterone receptor; PR), 종양억제유전자 p53, 표피성장인자수용체 HER2/neu 등의 생물학적 예후 인자들은 그 발현 양상에 따라 전신 보조 요법의 치료 방향을 결정하는 매우 중요한 인자들이다. ER 과 PR은 호르몬 치료의 시행 여부를 결정하고 전이성 암에
서 항암제에 대한 반응을 예측할 수 있으며,(3,4) p53은 실 제 임상에서 그 유용성이 감소되고 있지만 세포 독성 혹은 내분비 치료 약물에 대한 반응과 관련된 것으로 알려져 있 다.(5) 또한 HER2/neu는 림프절 양성 환자에서 생존율과의 유의한 연관성을 확인 할 수 있었고,(6) 최근에는 림프절 음 성 환자에서 종양의 크기나 ER의 발현 여부와 관계없이 독 립적인 예후 인자라는 보고도 있다.(7)
만약 수술 전 항암화학요법이 이와 같은 예후 인자들의 발현을 변화시킨다면 예후 인자로서의 가치는 상실될 것이 며 침 생검 등을 통해 얻은 수술 전 조직과 수술 후 얻은 조직 모두에서 예후 인자들의 발현을 조사해야만 할 것이 다. 이러한 수술 전 항암화학요법에 따른 생물학적 예후 인 자들의 변화에 대해서는 상반된 보고들이 많아 이에 저자 들은 수술 전 항암화학요법을 시행 받은 환자들을 대상으 로 동일 환자에서의 침 생검과 수술 후 획득한 조직에서 예후 인자들의 발현 변화를 비교 분석하였다. 또한 수술 전 항암화학요법을 시행 받지 않은 그룹을 대조군으로 하여 침 생검과 수술 후 조직에서의 예후 인자들의 발현 변화도 비교하였다.
방 법
1) 대상
2002년 1월부터 2007년 6월까지 국소 진행성 유방암(AJCC 임상적 병기 IIa 이상)으로 수술 전 항암화학요법을 시행 후 수술을 받은 환자 중 조직 보관 상태가 양호한 15예를 대상 으로 하였으며, 염증성 유방암 혹은 타 장기의 전이가 발견 된 경우는 대상에서 제외하였다. 수술 전 항암화학요법으 로는 adriamycin (50 mg/m2)과 cyclophosphamide (500 mg/m2) 를 6예(40.0%), adriamycin (50 mg/m2)과 taxotere (75 mg/m2) 을 6예(40.0%), 그리고 epirubicin (60 mg/m2)과 genexol (175 mg/m2)을 3예(20.0%)에서 3주 간격으로 4회 시행하였다. 모 든 환자는 수술 전 항암화학요법을 시행 받기 전 초음파 유도하 침 생검을 통해 조직을 채취해 유방암으로 진단 받 았으며, 대조군으로 동일 기간에 수술 전 항암화학요법을 시행 받지 않은 14예(대상군 중 완전 관해된 1예는 제외)의 침 생검과 수술 후 획득한 조직을 분석하였다.
2) 병리학적 반응의 평가
조직학적으로 수술 전 항암화학요법에 따른 종양의 반응 은 종양 세포：기질 비율의 감소와 화학요법으로 유도된 세포학적 변화(공포화된 세포질을 가진 확장된 세포들, 두 드러진 호산성 핵소체를 가진 커진 소포성 핵 혹은 불규칙 한 경계를 가진 과염색성의 치밀한 핵)를 보이는 경우로 정 의 하였으며, 이러한 정의에 따라 침윤성 암 조직이 남아 있지 않는 경우를 병리학적 완전 관해(pathological complete response; pCR), 조직학적 종양 반응을 보이며 침윤성 암 조
직이 남아있는 경우를 부분 관해(partial response; pPR), 그 리고 조직학적 종양 반응 없이 침윤성 암 조직이 남아있는 경우를 안정 상태(stable disease; pSD)로 각각 분류하였다.
3) 면역조직화학염색
침 생검과 수술을 통하여 얻은 포르말린에 고정된 파라 핀 포매 조직을 이용하여 ER, PR, p53, HER2/neu에 대한 면 역조직화학 염색을 시행하였다. 종양이 충분히 포함된 블 록을 4μm 두께로 연속 절편한 후 xylene으로 파라핀을 제 거하고 에틸 알코올에서 단계적으로 탈수하였다. 단백의 항원 복구를 위해 citrate 완충액(10 mM, pH 6.0)에 담가 ER, HER2/neu는 microwave로 5분씩 3번, PR과 p53은 125oC에서 3분 30초 동안 Decloaking chamber로 전처치한 후 내인성 과산화효소의 활성을 억제하기 위해 3%의 과산화수소를 도포하고 DAKO 회사의 buffer kit로 수세하였다. 각각의 일 차 항체로 estrogen receptor (Produktionsvej 42 DK-2600 Glo- strup Denmark, DAKO 1：35), progesterone receptor (DAKO 1：50), p53 protein receptor (DAKO 1：50) 1：50, c-erbB-2 (DAKO 1：100)를 이용하여 실온에서 25분 동안 반응시켰 다. PBS액으로 세척 후 각각의 이차 항체를 실온에서 25분 간 반응시키고 biotinylated antibody와 peroxidase가 부착된 streptavidin (Zymed, San Francisco, USA)을 결합시킨 후 3- amino-9-ethyl carbazole (AEC)로 5분씩 3번 발색시킨 다음 hematoxylin으로 대조 염색 후 수세하고 봉입하였다.
4) 면역조직화학염색 결과 판정
ER과 PR의 면역조직화학염색 결과는 Allred 등(8)이 제시 한 방법을 변형하여 발현의 범위(proportion)는 0부터 3까지 점수화하였으며, 발현이 없는 경우는 0, 발현되는 부분이 전체 암세포 면적의 30% 미만은 focal 1, 30∼60%는 moder- ate 2, 60% 초과 발현 시에는 diffuse 3으로 정의하였다. 발현 의 강도(intensity)는 0부터 3까지 점수화하여 발현이 없는 경우는 0으로 하였고 이후 weak 1, moderate 2, strong 3으로 각각 정의하였으며, 30% 이상 유방암 세포의 핵이 염색되 는 경우 발현 양성으로 판정하였다. ER 또는 PR 중 하나라 도 양성인 경우에 호르몬 수용체 상태(status)를 양성으로 판정하였고, 둘 모두 음성인 경우를 호르몬 수용체 상태 음 성으로 판정하였다. p53 단백은 암세포의 5% 이상이 양성 반응을 보일 때 양성으로 판정하였고, HER2/neu는 암세포 세포막의 염색 정도에 따라 점수를 매겨 판정하였으며, 전 체 암세포 중에서 10% 미만이 염색되는 경우 0으로 판정하 였고, 10% 이상의 세포가 염색되는 경우 세포막 일부가 약 하게 염색되는 경우 1＋, 세포막 전체가 중등도로 염색되는 경우 2＋, 세포막 전체가 강하게 염색되는 경우를 3＋로 나 누어 2＋와 3＋를 발현 양성으로 판정하였다.
Table 2. Characteristics of tumors in the chemotherapy and con- trol groups
Chemotherapy group (n=14)
Control group (n=14) Core
biopsy
Whole tumor
Core biopsy
Whole tumor ER*
PR† p53 HER2/neu
Negative Positive Negative Positive Negative Positive Negative Positive
7 7 9 5 6 8 6 8
6 8 10 4 7 7 4 10
6 8 6 8 11 3 4 10
7 7 7 7 11 3 4 10
*ER = estrogen receptor; †PR = progesterone receptor.
Table 1. Patient characteristics
Characteristics Chemotherapy group (%)
Control group (%) P-value Age (years)
31∼40 41∼50 51∼60 61∼70 Menopausal status
Pre Post Tumor size (cm)
∼2.0 2.1∼5.0 5.1∼
Operative method MRM*
Total mastectomy &
SLNB† BCS‡ & ALND§ BCS & SLNB N stage
0 1 2 3
Chemotherapy regimen AC
AT EG
50.3 2 (14.3) 4 (28.6) 6 (42.8) 2 (14.3) 7 (50.0) 7 (50.0) 5.0 5 (35.7) 5 (35.7) 4 (28.6) 10 (71.4) 2 (14.3) 2 (14.3)
7 (50.0) 5 (35.7) 1 (7.1) 1 (7.1) 5 (35.7) 6 (42.8) 3 (21.4)
50.3 2 (14.3) 4 (28.6) 6 (42.8) 2 (14.3) 8 (57.1) 6 (42.9) 1.7 10 (71.4) 4 (28.6)
2 (14.3) 3 (21.4) 4 (28.6) 5 (35.7) 7 (50.0) 4 (28.6) 2 (14.3) 1 (9.1)
1.000
0.769
0.050
0.001
0.910
*MRM = modified radical mastectomy; †SLNB = sentinel lymph node biopsy; ‡BCS = breast conserving surgery; §ALND = axil- lary lymph node dissection.
Table 3. Expression of prognostic factors in core biopsies and ex- cised whole tumors
Prognostic
factor Change Chemotherapy group (n=14)
Control group
(n=14) P-value ER*
PR† p53 HER2/neu
↑
=
↓
↑
=
↓
↑
=
↓
↑
=
↓
2 11 1 1 11 2 0 10 1 2 11 1
0 13 1 0 13 1 0 14 0 1 9 4
0.317 1.000 0.317 0.157
*ER = estrogen receptor; †PR = progesterone receptor.
5) 통계
수술 전 항암화학요법을 시행 받은 군과 대조군의 결과 비교는 Fisher's exact test를 이용하여 분석하였고, 동일 환 자에서의 침 생검과 수술 후 조직에서 예후 인자들의 발현 변화 비교는 Wilcoxon signed ranks test를 이용하였으며 P 값이 0.05 이하인 경우 통계학적으로 의미가 있는 것으로 판단하였다.
결 과
수술 전 항암화학요법을 시행 받은 15예 중 1예(6.7%)에서 pCR을 보였고, 11예(73.3%)에서 pPR을 보여 수술 전 항암 화학요법은 80.0% (12/15)의 반응률을 보였다. 면역조직화 학염색에 의한 예후 인자들의 신뢰할 만한 발현 변화를 관
찰하기 위해서는 항암화학요법으로 치료 받은 종양 내에 잔존하는 종양 세포들이 있어야 하므로 pCR의 1예를 제외 한 14예의 연령 보정을 시행한 수술 전 항암화학요법을 시 행 받지 않은 대조군을 선정하여 비교하였을 때, 종양의 평 균 크기는 수술 전 항암화학요법을 시행 받은 군이 5.0 cm (1∼17 cm)로 대조군의 1.7 cm (0.9∼2.8 cm)보다 컸고 (P=0.050), 유방절제술을 대조군보다 더 많이 시행하였으며 (P=0.001), 폐경 여부 및 림프절 전이 상태는 두 군 간의 차 이가 없었다(Table 1). 두 군의 침 생검과 수술 후 얻은 조직 에서의 예후 인자 발현은 Table 2와 같으며, 두 군 간에 예 후 인자들의 발현 변화는 의미 있는 차이를 보이지 않았다
Table 5. Changes of nuclear and histologic grade in core biopsies and excised whole tumors
Grade Change Chemotherapy group (n=12*)
Control
group (n=14) P-value Nuclear grade
Histologic grade
↑
=
↓
↑
=
↓
3 9 0 3 9 2
2 12 0 0 14 0
0.655
1.000
*2 cases: mucinous and metaplastic carcinoma.
Table 4. Changes of ER/PR expression, status and HR status in the chemotherapy and control groups
Change Chemotherapy
group (n=14)
Control group (n=14)
P-value
ER* or PR† expression ER* or PR† status HR‡ status change
(＋) (−) (＋) (−) (＋) (−)
8 6 6 8 3 11
7 7 2 12 1 13
0.769 0.210 0.541
*ER = estrogen receptor; †PR = progesterone receptor; ‡HR = hormonal receptor.
(Table 3).
수술 전 항암화학요법을 시행 받은 8예(57.1%)와 대조군 7예(50.0%)에서 ER 또는 PR의 발현 강도의 변화를 보였고, 각각 6예(42.8%)와 2예(14.3%)에서 ER 또는 PR의 양성에서 음성 혹은 음성에서 양성으로의 상태 변화를 보였다(Table 4). 수술 전 항암화학요법을 시행 받은 2예(14.3%)에서 호르 몬 수용체가 음성에서 양성으로 변하였고 1예(7.1%)에서 양성에서 음성으로 변하였으며, 대조군에서는 1예(7.1%)에 서 호르몬 수용체가 양성에서 음성으로 변하였으나 두 군 간에 통계학적으로 의미 있는 차이는 보이지 않았다. 수술 전 항암화학요법을 시행 받은 환자 중 최종 조직 진단에서 점액성과 이형성 암으로 진단 받은 2예를 제외한 12예와 대 조군의 핵 등급과 조직학적 등급의 발현 변화를 비교하였 을 때 의미 있는 차이는 없었다(Table 5).
고 찰
국소적으로 진행된 유방암과 액와부 림프절 전이 소견을 보이는 경우에 수술 전 항암화학요법의 적용은 치료의 표 준이 되고 있다.(9) 또한 수술 전 항암화학요법과 술 후 보 조 항암화학요법을 비교한 NSABP B18과 EORTC 10902의 보고에 의하면(10,11) 두 치료는 생존율에 있어 차이가 없 고, 수술 전 항암화학요법에 대한 반응이 중요한 예후 인자 가 될 수 있다고 하였다.
항암화학요법에 대한 반응은 임상적, 영상학적, 그리고 병리조직학적으로 측정할 수 있으나 임상과 영상학적인 분 석은 종종 과측정될 수 있는 가능성이 있고,(12) 병리조직 학적인 평가가 장기간 생존율의 예측 인자로 가장 정확하 다는 보고가 있어,(13) 본 연구에서는 수술 전 항암화학요 법에 따른 병리조직학적 반응을 측정하여 지표로 삼았다.
그 결과 15예 중 1예(6.7%)에서 완전 관해를 보였고, 11예 (73.3%)에서 부분 관해를 보여 수술 전 항암화학요법은
80.0%의 반응률을 보였으며 이는 anthracycline 제제를 포함 한 수술 전 항암화학요법에 대한 반응을 평가한 기존의 보 고와 일치하는 결과였다.(14,15)
항암화학요법을 받은 조직들은 잔여 세포들의 다형태성 발현과 퇴행성 변화를 보이므로 수술 전 항암화학요법을 시 행하는 동안 호르몬 수용체를 포함한 예후 인자들의 발현이 변화하는지에 관한 의문이 제기되어왔다. 하지만, 이에 관 한 결과는 현재까지 다양하게 보고되고 있어, Jain 등(16)은 수술 전 항암화학요법을 받은 환자의 33%에서 ER 또는 PR 의 발현 변화를 보고하였고, Makris 등(17)도 수술 전 항암 화학요법에 따른 종양 반응과 연관이 있는 ER 또는 PR의 발현 변화를 보고 하였으나, 이와 반대로 수술 전 항암화학 요법 후에 ER 또는 PR의 통계학적으로 의미 있는 발현 변 화는 보이지 않았다는 보고도 있다.(18) 한편, 수술 전 항암 화학요법을 시행하지 않은 군과 비교한 Taucher 등(19)의 연구 결과에 따르면 대조군에서는 침 생검과 수술 후 얻은 조직 사이의 호르몬 수용체 발현에 변화가 없지만 수술 전 항암화학요법을 받은 군에서는 통계학적으로 의미 있는 차 이를 보였다.
본 연구에서 ER 또는 PR의 발현 변화는 수술 전 항암화학 요법을 시행 받은 군에서 6예(42.8%), 대조군에서 3예(21.4%) 가 있었고, 호르몬 수용체 상태 변화는 수술 전 항암화학요 법을 시행 받은 군의 3예(21.4%), 대조군의 1예(7.1%)에서 관찰되어 두 군 간에 의미 있는 차이를 보이지는 않았으나 (P=0.541), 수술 전 항암화학요법을 시행 받은 군에서 21.4%
의 호르몬 수용체 상태 변화는 향후 호르몬 치료의 시행 여부를 결정할 중요한 인자이므로 임상적 의의가 크다고 할 수 있겠다. 호르몬 수용체 상태 변화가 수술 전 항암화학 요법을 시행 받지 않은 대조군에서도 관찰되었는데 Mann 등(20)은 면역조직화학염색에서 고정 혹은 기술적 오류가 그 원인으로 침 생검과 수술 후 조직 사이에 9%의 호르몬 수용체 불일치를 보고하였으며, 이 외에도 종양 세포의 이 질성(heterogeneity) 또는 표본 추출 변이(sampling variation) 가 원인일 수도 있을 것으로 생각한다.
종양 억제 유전자인 p53은 DNA 손상을 감지하여 세포 주기를 막거나 세포 사멸을 유도하는 작용을 한다고 알려 져 있으며,(21) 따라서 DNA 손상 인자에 노출 시 발현이 증가할 수 있다. Pohl 등(22)은 65예를 대상으로 시행한 연 구에서 수술 전 항암화학요법에 의하여 p53의 발현이 증가 됨을 보고하였지만, 본 연구에서는 수술 전 항암화학요법 을 시행 받은 1예(7.1%)에서 발현이 감소되었고, 대조군에 서는 발현 변화를 보이지 않아 두 군 간에 의미 있는 차이 는 없었다. 이와 같은 결과는 Arens 등(18)의 보고와 일치하 는 것으로 이외의 여러 보고에서도 항암화학요법에 의한 p53 발현 변화는 없는 것으로 알려져 있다.(17,23)
유방암에서 HER2/neu의 역할은 1987년 Slamon 등(6)이 처음으로 보고한 이후, 많은 연구들에 의해 중요성이 입증 되었고 최근에는 치료 목적의 단클론 항체(monoclonal anti- body)인 Trastuzumab (HerceptinⓇ)의 도입으로 발현 여부가 매우 중요한 예후 인자가 되었다. 또한 수술 전 항암화학요 법을 시행 받기 전, 후의 HER2/neu 발현 비교를 통하여 Herceptin이 어떤 종류의 항암화학요법 제제와 상승 작용을 할 수 있는지에 관하여 알아볼 수 있다는 보고들이 있으 며,(24,25) 이러한 상승 작용의 기전은 아직까지 정확하게 알려지지 않았지만 수술 전 항암화학요법 후에 HER2/neu 의 발현 증가가 원인이지 않을까 추측하고 있다. 그러나 최 근에 보고된 두 연구 결과에 의하면 수술 전 항암화학요법 을 시행 받은 군과 대조군 사이에 통계학적으로 의미 있는 HER2/neu의 발현 변화는 보이지 않았으며,(26,27) 본 연구 에서도 동일한 결과를 볼 수 있었다. 하지만 침 생검과 수술 후 획득한 조직에서의 HER2/neu 발현 변화가 각각 3예 (21.4%)와 5예(35.7%)에서 관찰되는 바 두 조직 중 어느 한 곳에서라도 HER2/neu 발현이 양성인 경우에 Herceptin의 적 용이 고려되어야 할 것으로 생각한다. 또한, 본 연구에서는 면역조직화학염색(immunohistochemical stain; IHC)을 이용 한 단백 수준에서의 HER2/neu의 발현 여부를 살펴보았다 는 제한점이 있으므로 형광제자리부합법(fluorescence in situ hybridization; FISH) 혹은 PCR (polymerase chain re- action)등을 추가로 시행한다면 좀 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 생각한다.
본 연구에서는 적은 대상 환자수로 인하여 수술 전 항암 화학요법에 대한 반응도를 예측할 수 있는 인자들에 관한 분석을 시행하지 않았지만 향후 이에 관한 연구가 이루어 진다면 수술 전 항암화학요법의 효과를 사전에 예측함으로 써 불필요한 시행을 줄임과 동시에 좀 더 적절한 제제를 미리 선택하는 치료 방향의 변화를 모색할 수 있는 기회를 제공할 수 있겠다.
결 론
유방암 환자에서 수술 전 항암화학요법을 시행 받은 군
과 시행 받지 않은 군의 침 생검과 수술 후 얻은 조직에서 예후 인자들을 비교 분석한 결과 ER, PR, p53과 HER2/neu 의 발현은 두 군 간에 통계학적으로 의미 있는 차이를 보이 지 않았다. 그러나, 수술 전 항암화학요법을 받은 군에서 ER 또는 PR의 발현 변화와 호르몬 수용체 상태 변화를 대 조군보다 빈번하게 관찰할 수 있어, 이에 본 저자들은 수술 전 항암화학요법이 예후 인자의 발현에 영향을 미쳐 나아 가 향후 치료 방향의 변화를 가져 올 수 있으므로 수술 전 항암화학요법 시행 전, 후에 예후 인자들에 관한 면역조직 화학염색을 시행하는 것이 바람직할 것으로 생각한다.
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