CTNNB1 Mutations in Hepatitis B Virus-related Hepatocellular Carcinoma : Correlations with Histopathological and Immunohistochemical Features = B형 간염 바이러스 관련 간세포암에서 CTNNB1 변이 상태 및 관련 조직학적·면역조직화학적 특징 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Background: CTNNB1 mutations, which activate the Wnt/β-catenin signaling pathway, represent one of the most common genetic alterations in hepatocellular carcinoma (HCC). While previous studies have primarily focused on hepatitis C virus-related HCCs from Western populations, the mutational landscape and associated phenotypes of CTNNB1 mutations in hepatitis B virus (HBV)-related HCCs remain poorly defined. This study aimed to evaluate the prevalence and types of CTNNB1 mutations in HBV-related HCCs and correlate the molecular status with histomorphological and immunohistochemical features.

Methods: We analyzed 108 surgically resected HBV-related HCCs by Sanger sequencing, targeting CTNNB1 exons 3, 7, and 8. An extended cohort of 24 HBV-related HCCs—including advanced, recurrent, and metastatic tumors—was assessed using next-generation sequencing (NGS). Tumor morphology, β-catenin localization, and glutamine synthetase (GS) expression were evaluated, along with other clinicopathological data.

Results: CTNNB1 mutations were detected in 16% (21/132) of cases in both the Sanger and NGS cohorts. All mutations affected exon 3 hotspots (D32–S37, T41, S45), with no mutations in exons 7 or 8. CTNNB1-mutated HCCs showed strong associations with diffuse strong GS expression, nuclear β-catenin expression, and the classic CTNNB1 morphology. These tumors also had lower serum alpha-fetoprotein levels and less frequent microvascular invasion; however, they more frequently exhibited the vessels encapsulating tumor clusters (VETC) pattern and a higher proportion of tumor necrosis. Subgroup analysis based on the VETC pattern revealed that β-catenin activation was associated with lower MVI and recurrence-free survival only in the VETC-negative group, suggesting its prognostic relevance may differ by vascular pattern. Diffuse strong GS expression was the most accurate predictor of CTNNB1 mutation.

Conclusions: CTNNB1 mutations were observed in 16% of HBV-related HCCs in this Korean cohort and were strongly associated with β-catenin activation features. Recognizing this subtype, especially in the VETC-negative group, may have prognostic and therapeutic implications.

국문 초록 (Abstract)

배경: CTNNB1 유전자의 돌연변이는 Wnt/β-catenin 신호 경로를 활성화시키며, 간세포암종(Hepatocellular carcinoma, HCC)에서 가장 흔한 유전적 변이 중 하나이다. 기존 연구는 대부분 서구 지역의 C형 간염 바이러스 관련 간세포암종을 중심으로 이루어졌으며, B형 간염 바이러스(hepatitis B virus, HBV) 관련 간세포암종에서 CTNNB1 돌연변이의 발생 빈도와 이와 관련된 조직학적 및 면역조직화학적 특징은 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 HBV 관련 간세포암종에서 CTNNB1 돌연변이의 빈도 및 변이 유형을 평가하고, 이와 관련된 형태학적 및 면역표현형과의 연관성을 분석하였다.

방법: 총 108예의 HBV 관련 간세포암종 절제 표본을 대상으로 Sanger 염기서열 분석을 통해 CTNNB1 유전자의 3, 7, 8번 엑손의 돌연변이를 검사하였다. 추가로 절제 불가능, 재발 또는 전이암을 포함한 HBV 관련 간세포암종 24예는 차세대염기서열분석(next-generation sequencing, NGS)을 통해 분석하였다. 종양의 조직형태, β-catenin의 세포 내 위치, glutamine synthetase (GS) 발현 양상 및 기타 임상병리학적 정보를 포괄적으로 평가하였다.

결과: CTNNB1 돌연변이는 Sanger 및 NGS 분석 코호트 모두에서 16%(21/132)로 확인되었다. 모든 돌연변이는 3번 엑손의 hotspot 부위(D32–S37, T41, S45)에서 발견되었고, 7번과 8번 엑손에서는 변이가 발견되지 않았다. CTNNB1 돌연변이 종양은 미만성의 강한 GS 발현, 핵 내 β-catenin 발현, 그리고 전형적인 CTNNB1 형태(“classic CTNNB1 morphology”)와 유의하게 연관되어 있었다. 이들 종양은 또한 혈청 알파태아단백 수치가 낮고, 미세혈관침윤 빈도가 낮았으나, vessels encapsulating tumor clusters (VETC) 패턴과 종양 괴사의 비율은 더 높았다. VETC 패턴에 따른 하위군 분석에서 βcatenin 활성화와 낮은 미세혈관침윤 및 재발 없는 생존율과의 연관성이 VETC 음성 군에서만 관찰되어, β-catenin 활성화의 예후적 의미가 혈관 패턴에 따라 달라질 수 있음을 시사하였다. 또한 미만성의 강한 GS 발현은 CTNNB1 돌연변이를 가장 잘 예측하는 지표였다.

결론: 본 한국인 HBV 관련 간세포암종 코호트에서 CTNNB1 돌연변이는 16%의 빈도로 관찰되었으며, β-catenin 활성화와 관련된 형태학적 및 면역표현형적 특징들과 밀접하게 연관되어 있었다. 특히
VETC 음성군에서 이러한 분자 아형을 이식하는 것은 예후 및 치료 반응 예측에 있어 중요한 의미를 가질 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Contents iii
• List of Tables v
• List of Figures vii
• List of Abbreviations ix
• Introduction 1
• Materials and Methods 3
• 2.1. Patient Selection and Clinical Analysis 3
• 2.2. Histopathological Analysis 4
• 2.3. Immunohistochemistry 7
• 2.4. Targeted Sequencing 10
• 2.5. Statistical Analysis 12
• Results 13
• 3.1. Baseline Characteristics 13
• 3.2. CTNNB1 Mutation Status 17
• 3.3. Clinicopathological Characteristics according to CTNNB1 Mutation Status 23
• 3.4. Clinicopathological Characteristics according to Glutamine Synthetase Expression 29
• 3.5. Clinicopathological Characteristics according to Nuclear βcatenin Expression 33
• 3.6. Clinicopathological Characteristics according to CTNNB1 Morphology 37
• 3.7. Survival Analysis 41
• 3.8. Subgroup Analysis based on Wnt/β-catenin Activation Status and Vessels Encapsulating Tumor Clusters Pattern 44
• 3.8.1. Clinicopathological Characteristics 44
• 3.8.2. Survival Analysis 50
• 3.9. Factors Predicting CTNNB1 Mutation 52
• 3.10. CTNNB1 Mutation Status and Associated Clinicopathological Features in the Next-generation sequencing Cohort 57
• Discussion 65
• Conclusion 82
• Bibliography 83
• Abstract in Korean 90