Whole-Genome and Transcriptome Sequencing Identified NOTCH2 and HES1 as Potential Markers of Response to Imatinib in Desmoid Tumor (Aggressive Fibromatosis): A Phase II Trial Study

권준하; 이준형; 이영한; 이지연; 안진희; 김세현; 김승현; 김태일; 윤금희; 박영석; 김정은; 이규상; 최정균; 김효송

doi:10.4143/crt.2021.1194

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저자정보: 권준하 (한국과학기술원) 이준형 (한국과학기술원) 이영한 (연세대학교) 이지연 (성균관대학교) 안진희 (울산대학교) 김세현 (분당서울대학교병원) 김승현 (연세대학교) 김태일 (연세대학교) 윤금희 (연세대학교) 박영석 (성균관대학교) 김정은 (울산대학교) 이규상 (분당서울대학교병원) 최정균 (한국과학기술원) 김효송 (연세대학교)

저널정보: 대한암학회 Cancer Research and Treatment Cancer Research and Treatment 제54권 제4호

발행연도: 2022.10

수록면: 1,240 - 1,255 (16page)

DOI: 10.4143/crt.2021.1194

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Purpose Desmoid tumor, also known as aggressive fibromatosis, is well-characterized by abnormal Wnt/β-catenin signaling. Various therapeutic options, including imatinib, are available to treat desmoid tumor. However, the molecular mechanism of why imatinib works remains unclear. Here, we describe potential roles of NOTCH2 and HES1 in clinical response to imatinib at genome and transcriptome levels.Materials and Methods We identified somatic mutations in coding and noncoding regions via whole-genome sequencing. To validate the genetic interaction with expression level in desmoid-tumor condition, we utilized large-scale whole-genome sequencing and transcriptome datasets from the Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes project. RNA-sequencing was performed using prospective and retrospective cohort samples to evaluate the expressional relevance with clinical response.Results Among 20 patients, four (20%) had a partial response and 14 (66.7%) had stable disease, 11 of which continued for ≥ 1 year. With gene-wise functional analyses, we detected a significant correlation between recurrent NOTCH2 noncoding mutations and clinical response to imatinib. Based on Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes data analyses, NOTCH2 mutations affect expression levels particularly in the presence of CTNNB1 missense mutations. By analyzing RNA-sequencing with additional desmoid tumor samples, we found that NOTCH2 expression was significantly correlated with HES1 expression. Interestingly, NOTCH2 had no statistical power to discriminate between responders and non-responders. Instead, HES1 was differentially expressed with statistical significance between responders and non-responders.Conclusion Imatinib was effective and well tolerated for advanced desmoid tumor treatment. Our results show that HES1, regulated by NOTCH2, as an indicator of sensitivity to imatinib, and an important therapeutic consideration for desmoid tumor.

Purpose Desmoid tumor, also known as aggressive fibromatosis, is well-characterized by abnormal Wnt/β-catenin signaling. Various therapeutic options, including imatinib, are available to treat desmoid tumor. However, the molecular mechanism of why imatinib works remains unclear. Here, we describe potential roles of NOTCH2 and HES1 in clinical response to imatinib at genome and transcriptome levels. Materials and Methods We identified somatic mutations in coding and noncoding regions via whole-genome sequencing. To validate the genetic interaction with expression level in desmoid-tumor condition, we utilized large-scale whole-genome sequencing and transcriptome datasets from the Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes project. RNA-sequencing was performed using prospective and retrospective cohort samples to evaluate the expressional relevance with clinical response. Results Among 20 patients, four (20%) had a partial response and 14 (66.7%) had stable disease, 11 of which continued for ≥ 1 year. With gene-wise functional analyses, we detected a significant correlation between recurrent NOTCH2 noncoding mutations and clinical response to imatinib. Based on Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes data analyses, NOTCH2 mutations affect expression levels particularly in the presence of CTNNB1 missense mutations. By analyzing RNA-sequencing with additional desmoid tumor samples, we found that NOTCH2 expression was significantly correlated with HES1 expression. Interestingly, NOTCH2 had no statistical power to discriminate between responders and non-responders. Instead, HES1 was differentially expressed with statistical significance between responders and non-responders. Conclusion Imatinib was effective and well tolerated for advanced desmoid tumor treatment. Our results show that HES1, regulated by NOTCH2, as an indicator of sensitivity to imatinib, and an important therapeutic consideration for desmoid tumor.

#Fibromatosis aggressive #Imatinib mesylate #Clinical trial phase II #Computational biology #Whole-genome sequencing #Transcriptome

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