Proteogenomic Discovery and Functional Validation of Oncogenes and Tumor Suppressors in Pancreatic Cancer = 췌장암에서의 유전단백체 기반 암유전자 및 종양억제유전자 발굴과 기능 검증

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Pancreatic cancer remains a devastating disease, with only modest improvements in recent years and a 5-year survival rate that barely exceeds 10%. Accordingly, diverse research efforts are being pursued to improve patient outcomes in this highly lethal malignancy.
To gain a deeper understanding of the molecular heterogeneity underlying pancreatic cancer progression and discover novel therapeutic targets, we conducted a comprehensive proteogenomic analysis of 198 pancreatic cancer patients. By integrating genomic, transcriptomic, proteomic, and phosphoproteomic datasets, we established a refined molecular classification and discovered previously uncharacterized oncogenes and tumor suppressor genes. Unsupervised clustering revealed six distinct molecular subtypes, comprising four cancer cell–enriched subtypes and two immunogenic subtypes. Using orthotopic xenograft model of patient-derived cell lines, we demonstrated that aggressive tumor subtype (TS4) tumor exhibits increased proliferative capacity and decreased T cell infiltration compared with immunogenic subtype tumor.
Through integrated mRNA–protein correlation analysis, we identified and functionally validated novel oncogenic candidates associated with poor patient outcomes. Specifically, PPL and PTGES emerged as oncogenic factors, as their elevated expression correlated with reduced patient survival, and their knockdown attenuated cancer cell proliferation and migration. In contrast, KANK1 was characterized as a tumor suppressor, with higher expression predicting improved survival. KANK1 expression was attenuated during pancreatic cancer progression due to copy-number loss and the hypoxic tumor microenvironment. Functional analyses revealed that loss of KANK1 promotes pancreatic cancer cell proliferation and motility via activation of ERK signaling.
Together, this study provides a delineated molecular framework for pancreatic cancer subtypes and identifies previously unrecognized oncogenes and tumor suppressor genes using integrative proteogenomic approaches. These findings offer promising biomarkers and therapeutic targets for improving personalized clinical management.

국문 초록 (Abstract)

췌장암은 환자들의 생존율이 극도로 낮은 치명적인 암이며 치료방식의 개선이 더뎌 추후에 더욱 비중이 높아질 것으로 예상되고 있다. 따라서 췌장암의 치료를 위해 췌장암이 가지는 특성들에 대한 이해와 이를 통한 새로운 치료방식들의 개발이 필수적이다.
본 연구에서는 췌장암 환자 196례의 샘플에서 DNA, RNA, 단백질, 단백질 인산화 정보를 얻어 이를 기반으로 유전단백체 분석을 진행하였다. 분석을 통해서 췌장암 환자들을 암세포의 비중이 높은 서브타입 (TS) 4가지와 면역 세포들의 침투율이 높은 서브타입 (IS) 2가지, 총 6개의 서브타입으로 구분하여 각 서브타입 환자들의 생존율 및 서브타입이 가지는 특성과 서브타입별 마커들을 분석하였다. 6가지의 서브타입 중 환자들의 생존율이 가장 낮고 공격성이 높은 TS4 서브타입의 경우 환자 유래세포주를 이용한 이종 이식 마우스 모델을 통해 확인하였을 때, 암세포의 세포분열 속도가 매우 높으면서 T 세포의 종양 침투가 낮음을 확인할 수 있었다.
추가적으로 mRNA-단백질 발현 상관관계 분석을 통해서 췌장암 환자의 생존율과 발현량의 상관관계가 높은 새로운 암유전자인 PPL, PTGES와 종양억제유전자인 KANK1을 발굴하였다. 해당 결과를 검증하기 위해서 PPL과 PTGES를 암세포에서 낙다운시켰을 때, 암세포의 세포분열과 이동능력이 감소됨을 확인하여 암의 발달을 촉진할 수 있음을 검증하였다. KANK1은 다양한 환자 데이터베이스를 확인해 보았을 때, 정상조직에 비해 췌장암 조직에서 발현이 감소되는 것을 mRNA와 단백질 수준에서 확인하였고 이는 췌장암 환자에서의 유전자수 감소와 저 산소환경에서의 KANK1 발현 억제에 의한 것임을 확인하였다. 또한 KANK1을 췌장관 세포에서 낙다운시키면 세포분열속도가 증가하고 이동능력이 증가함을 보였으며 이는 KANK1 낙다운에 의한 ERK 신호전달체계의 활성화에 의한 것임을 실험을 통해 확인하였다.
종합하면, 이번 연구는 췌장암 환자로부터 얻은 유전단백체 정보를 기반으로 췌장암 환자들의 분자적 서브타입을 확인하고 그 특성을 검증하였으며 췌장암의 새로운 암유전자인 PPL과 PTGES와 종양억제유전자 KANK1을 발굴하고 그 기능을 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• CHAPTER I Introduction 1
• I-1. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) 2
• 1.1. General information about Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) 2
• 1.2. Subtypes of PDAC 6
• I-2. Oncogenes and Tumor suppressor genes of PDAC 8
• 2.1. General descriptions of oncogenes and tumor suppressor genes 8
• 2.2. Major oncogenes and tumor suppressor genes involved in PDAC 9
• I-3. PPL, PTGES, and KANK1 13
• 3.1. General information about PPL 13
• 3.2. General information about PTGES 14
• 3.3. General information about KANK1 16
• CHAPTER II Proteogenomic landscape of human pancreatic ductal adenocarcinoma in an Asian population reveals refined molecular subtypes and novel oncogenes 18
• II-1. Summary 19
• II-2. Introduction 20
• II-3. Results 21
• II-4. Discussion 46
• II-5. Materials and Methods 50
• CHAPTER III Identification of KANK1 as a tumor suppressor gene in Pancreatic ductal adenocarcinoma 59
• III-1. Summary 60
• III-2. Introduction 61
• III-3. Results 63
• III-4. Discussion 78
• III-5. Materials and Methods 81
• CHAPTER IV Conclusion 87
• REFERENCES 92
• ABSTRACT IN KOREAN 104