Mutational landscaping of STK11 for therapeutic application in NSCLC

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Mutations in the tumor suppressor gene STK11 (Serine-Threonine Kinase 11), also known as LKB1 (Liver Kinase B1), are frequently observed in non-small cell lung cancer (NSCLC), particularly when co-occurring with KRAS mutations. This co-mutation is strongly associated with poor clinical prognosis and resistance to therapies, including immune checkpoint inhibitors and KRAS-targeted therapies. Despite its clinical importance, the functional consequences of individual STK11 variants remain poorly understood. In this study, we first established five STK11 knockout NSCLC cell lines using CRISPR-Cas9 genome editing. Drug response profiling of these knockout models showed altered sensitivity to KRAS inhibitors, confirming the biological impact of STK11 loss. To systematically evaluate the phenotypic effects of STK11 mutations, we constructed a site-saturation variant library (SSVL) comprising 8,660 unique variants covering all codons of the STK11 coding sequence. This library will be introduced into STK11-deficient NSCLC cells and screened under pharmacologic and proliferative stress to identify functionally significant mutations. Our research will provide a functional mapping of STK11, forming a foundation for identifying clinically actionable variants and advancing precision oncology approaches in NSCLC.

국문 초록 (Abstract)

종양 억제 유전자 STK11 (Serine-Threonine Kinase 11)은 LKB1 (Liver Kinase B1)으로도 알려져 있으며, 비소세포폐암 (non-small cell lung cancer, NSCLC)에서 돌연변이가 빈번하게 관찰된다. 특히 KRAS 변이와 동반될 경우, 예후가 좋지 않으며 면역관문억제제 및 KRAS 표적 치료제를 포함한 다양한 치료에 대한 내성과 강하게 연관되어 있다. 그러나 이러한 임상적 중요성에도 불구하고, 개별 STK11 변이의 기능적 영향은 아직 규명되지 않았다.
본 연구에서는 먼저 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술을 이용하여 5종의 STK11 결손 세포주를 구축하였다. 구축한 세포주를 이용한 약물 반응 분석 결과, STK11의 소실은 KRAS 억제제에 대한 세포 반응을 유의미하게 변화시킴을 확인하였으며, 이를 통해 STK11 결손의 생물학적 영향을 검증하였다. 나아가 STK11 변이의 표현형적 효과를 체계적으로 평가하기 위해 STK11의 모든 아미노산 잔기에 해당하는 총 8,660개의 변이로 구성된 site-saturation variant library(SSVL)를 구축하였다. 이 라이브러리는 STK11이 결손된 비소세포폐암 세포주에 도입한 후, 약물 처리 및 증식 조건 하에서 스크리닝을 수행하여 병리학적으로 중요한 STK11 변이를 선별하는 데 활용될 예정이다. 본 연구는 STK11 변이에 대한 기능적 지도를 제공함으로써, 임상적 활용 가능한 변이의 규명과 비소세포폐암에서의 정밀의료 전략을 개선하는 것을 목표로 한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials & Methods 4
• 3. Results 9
• 3-1. Overall study design and strategy 9
• 3-2. Generation and validation of STK11 knockout cell lines 12
• 3-3. Pilot drug screening identifies altered drug response in STK11 knockout models 14
• 3-4. NGS-based evaluation and selection of post-cloning SSVL samples 20
• 3-5. Positional patterns of variant loss across the STK11 SSVL 26
• 4. Discussion 30
• 5. References 32
• 국문요약 33