PLoS ONE: Bukspyttkjertelkreft Følsomhet Loci og deres rolle i Survival

Abstract

Kreft i bukspyttkjertelen har en av de verste dødelighet av alle krefttilfeller. Lite er kjent om dens etiologi, spesielt når det gjelder arvelig risiko. Den Panscan prosjektet, et genom-wide forening studie identifisert flere vanlige polymorfismer påvirker bukspyttkjertelkreft mottakelighet. Enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) i

ABO

, Sonic pinnsvin (

SHH

), telomerase revers transkriptase (

TERT

), kjerne reseptorunderfamilien 5, gruppe A, medlem 2 (

NR5A2

) ble funnet å være assosiert med kreft i bukspyttkjertelen risiko. Videre skanningen identifisert loci på kromosomene 13q22.1 og 15q14, som ingen kjente gener eller andre funksjonelle elementer er kartlagt. Vi forsøkte å gjenskape disse observasjonene i ytterligere to, uavhengige populasjoner (fra Tyskland og Storbritannia), og også vurdere den mulige virkningen av disse SNPs på pasientens overlevelse. Vi genotypede 15 SNPs i 690 tilfeller av bukspyttkjertel duktalt adenokarsinom (PDAC) og i 1277 friske kontroller. Vi replikert flere assosiasjoner mellom SNPs og PDAC risiko. Videre fant vi at SNP rs8028529 var svakt assosiert med en bedre total overlevelse (OS) i begge populasjonene. Vi har også funnet at

NR5A2

rs12029406_T allel var assosiert med kortere overlevelse i den tyske befolkningen. I konklusjonen, fant vi at rs8028529 kan være, hvis disse resultatene er kopiert, en lovende markør for både risiko og prognose for denne dødelige sykdommen

Citation. Rizzato C, Campa D, Giese N, Werner J, Rachakonda PS, Kumar R, et al. (2011) Bukspyttkjertelkreft Følsomhet Loci og deres rolle i overlevelse. PLoS ONE 6 (11): e27921. doi: 10,1371 /journal.pone.0027921

Redaktør: Hana Algül, Technische Universität München, Tyskland

mottatt: 27 juni 2011; Godkjent: 27 oktober 2011; Publisert: 18.11.2011

Copyright: © 2011 Rizzato et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres

Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av EU som en del av MolDiagPaCa prosjektet, samt den tyske føderale departementet for utdanning, forskning (BMBF) som en del av PaCaNet prosjektet innenfor NGFNplus program, og National Institute for Health Research Liverpool, bukspyttkjertelen Biomedical Research Unit og Liverpool Experimental Cancer Medicine Centre. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer

Innledning

Bukspyttkjertelkreft kreft~~POS=HEADCOMP er den femte største årsaken til kreft dødsfall i Europa og den åttende i verden, med en fem års relativ overlevelse på mindre enn 5% [1]. Ingen effektiv screening test for malignitet eksisterer, og metastatisk sykdom er ofte til stede ved førstegangsdiagnose. Etablerte risikofaktorer inkluderer røyking, fedme eller overvekt, en medisinsk historie med diabetes type II, og familiehistorie med kreft i bukspyttkjertelen [2].

Panscan prosjektet, et genom-wide forening studie (GWAS), nylig identifisert ulike bukspyttkjertelkreft mottakelighet loci. Flere enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) i genet regioner av

ABO

, Sonic pinnsvin (

SHH

), telomerase revers transkriptase (

TERT

), kjerne reseptorunderfamilien 5, gruppe A, medlem 2 (

NR5A2

) ble funnet å være assosiert med kreft i bukspyttkjertelen risiko [3]. Statistisk signifikante sammenhenger ble funnet også med SNPs kartlegging til en region på kromosom 13q22.1 og en region på kromosom 15q14, hvor ingen kjente gener er kartlagt [3].

De genene som flere av GWAS loci var kartlagt er biologisk plausible kandidater til engasjement i bukspyttkjertelkreft. Flere tidlige studiene rapporterte en sammenheng mellom ABO blodtype og gastrointestinale kreftformer, sterkeste for magekreft, men også kjent for kreft i bukspyttkjertelen [4], [5]. SHH spiller en sentral rolle som morphogenic faktor og er relatert til dannelsen av ulike maligniteter, inkludert kreft i bukspyttkjertelen [6].

NR5A2

koder for et kjernefysisk reseptor av fushi tarazu (Ftz-F1) underfamilie som samhandler med β-catenin og er hovedsakelig uttrykt i eksokrin pankreas, lever, tarm og eggstokkene hos voksne.

TERT

genet koder for den katalytiske subenhet av telomerase, avgjørende for å opprettholde telomere ender. Mens telomeraseaktivitet ikke kan påvises i de fleste normale vev, er det sees hos omtrent 90% av humane cancere [7]. Regionen kromosom 5p15.33 der

tert

kartene har blitt identifisert i genom-wide association studier av en rekke ulike kreftformer, blant annet hjernesvulster, lungekreft, basalcellekarsinom og melanom. Selv om området på 13q22.1 ikke inneholder noen kjent gen, er det ofte slettet i et spektrum av kreftformer, inkludert kreft i bukspyttkjertelen [8], [9], [10].

GWAS har en overbevisende vist sammenheng mellom flere av disse loci og bukspyttkjertelkreft. For andre (SNPs i

SHH

regionen og i et gen ørken på kromosom 15q14), viste det også lovende assosiasjoner, selv støttet av mindre sterk statistisk bevis [3]. Derfor søkte vi å gjenskape disse observasjonene i en ekstra, uavhengig befolkning på 690 tilfeller av bukspyttkjertel duktalt adenokarsinom (PDAC), og vi evaluert mulige konsekvenser av disse SNPs på pasientens overlevelse.

Materialer og metoder

Etikk erklæringen

Alle deltakerne undertegnet et informert skriftlig samtykke. Studien ble godkjent av de etiske gjennomgang styrene i institusjonene som er ansvarlige for faget rekruttering i hver av rekrutteringssentre. De etiske komiteer var følgende: Sørvest forskningsetiske komité (Liverpool Fag), Ethikkommission der medizinischen Fakultät, Heidelberg (tyske fag), etikk komiteen ved University of Oxford (Oxford fag), etikk komiteen ved University of Cambridge (Cambridge fag ).

studiepopulasjonen

Prøver ble samlet inn fra bukspyttkjertelen kreftpasienter under operasjonen mellom desember 1996 og september 2009, snap-frosset i flytende nitrogen rett etter reseksjon og deretter lagret ved -80 ° C.

Detaljert informasjon om kontroll befolkningen er gitt andre steder. Kort fortalt ble totalt 1141 friske blodgivere av tysk opprinnelse rekruttert i 2004 ved Institutt for transfusjonsmedisin, Mannheim, Tyskland [11].

136 britiske kontroller ble valgt fra personer rekruttert i to kohorter i EPIC, en pågående prospektiv kohort blir utført i ti europeiske land. EPIC-Norfolk kohort (http://www.srl.cam.ac.uk/epic/) består av over 30 000 personer i alderen 45 til 75 på rekruttering, bosatt i Norfolk, East Anglia, og rekruttert fra allmennmedisin registre mellom 1993 og 1997 [12]. EPIC-Oxford kohorten består av 65,429 personer i alderen 20 år og eldre og som bor i Storbritannia rekruttert mellom 1993 og 1999 [13]. Kjennetegn på pasienter og kontroller er beskrevet i Tabell 1.

Valg av gener og polymorfismer

Vi valgte 15 polymorfismer som ble funnet å være assosiert med risikoen for å utvikle kreft i bukspyttkjertelen av en siste GWAS [3]. I hver av de seks regionene identifisert av GWAS, valgte vi SNPs som viser de sterkeste assosiasjoner: vi valgt rs12029406, rs10919791, rs3790844 i

NR5A2

genet; rs4635969 og rs401681 for

TERT Twitter /

CLPTM1L

regionen; rs172310, rs167020 for

SHH

; rs657152, rs505922, rs630014, rs495828 for

ABO

; rs9543325, rs9543325 på 13q22.1; rs8028529 på 15q14. Mer detaljert informasjon om den valgte SNPs er gitt i tabell 2.

DNA-ekstraksjon og genotyping

DNA ble ekstrahert fra frosne eller parafin-embedded bukspyttkjertelen vev av 690 pasienter med resected svulster ( 576 fra Heidelberg, 114 fra Liverpool) bruker AllPrep Isolation Kit (Qiagen, Hilden, Tyskland) i henhold til produsentens protokoll. Genotyping ble utført ved bruk av et allel-spesifikk PCR-baserte Kaspar SNP genotyping system (KBiosciences, Hoddesdon, UK) som anbefalt av produsenten. Rekkefølgen av DNA fra saker og kontroller ble randomisert på PCR-plater for å sikre at et like stort antall tilfeller kunne analyseres samtidig. Termo ble utført i henhold til produsentens instruksjoner. Deteksjon ble utført ved hjelp av en ABI PRISM 7900 HT sekvens deteksjonssystem med SDS 2.2 programvare (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA).

Genotyping for britiske kontroller ble utført i forbindelse med et genom-wide forening studie ved hjelp av human 660W-Quad BeadChip utvalg i henhold til produsentens instruksjoner (Illumina, San Diego, CA, USA) ved Imperial College.

Statistisk analyse

Hardy-Weinberg likevekt ble testet i kontrollene av chi kvadrat test. Risikoanalyse ble gjennomført i totalt 690 PDAC saker og 1277 friske kontroller. Vi brukte logistisk regresjon for multivariate analyser for å vurdere de viktigste effektene av genetisk polymorfisme på bukspyttkjertelkreft risiko ved bruk av en co-dominant arv modell. Den vanligste allelet i kontrollene ble gitt som referanse kategori. Alle analyser ble justert for alder og kjønn.

For å overleve analyse ble median oppfølgingstid beregnet med sensurerte observasjoner bare (20%), mens median overlevelse ble beregnet ved hjelp av data fra alle pasienter. Total overlevelse (OS) ble definert som tidsintervallet mellom diagnose og død (usensurert observasjon) eller den siste datoen når pasienten var i live (sensurert observasjon, medium oppfølgingstid 1249 dager). OS ble evaluert ved bruk av metoder for sensurert overlevelse. Spesielt ble risikoen for å dø anslått av hazard ratio (HR) og 95% konfidensintervall (KI) i Cox proporsjonale hazard-modeller. Alle analysene ble utført med STATA programvare (StataCorp, College Station, TX, USA). For overlevelse analyse, for å ta hensyn til antall tester som utføres i dette prosjektet, vi beregnes for hvert gen /region antall effektive uavhengige variabler, M

eff, ved bruk av SNP Spectral Dekomponering tilnærming [14 ]. Vi fikk et gen-wide M

eff verdi for hvert gen og også en studie omfattende M

eff verdi, ved å legge opp genet M

EFF. For replikering analyse, siden-foreninger hadde allerede blitt overbevisende vist i en GWAS, er en korreksjon for multippel testing ikke er nødvendig, derfor har vi brukt en terskel på 0,05 for å bekrefte våre funn.

Resultater

i denne studien søkte vi å undersøke to ulike endepunkter: replikering av assosiasjoner mellom 15 GWAS SNPs og risikoen for å utvikle kreft i bukspyttkjertelen, og en vurdering av mulige sammenhenger mellom de samme SNPs og pasient overlevelse

. genotypede 15 SNPs i 690 tilfeller av PDAC og 1277 friske kontroller. Gjennomsnittlig takst var 97,20% (fra 94,69% -98,79%). For 27 saker, både normale og tumorvev var tilgjengelige og brukes til genotyping. Ingen forskjeller ble observert (398 informative genotype sammenligninger). Omtrent 10% av prøvene ble analysert i duplikat, og den samstemmighet av genotyper var høyere enn 99%. Genotypen distribusjoner på alle loci var i Hardy-Weinberg likevekt i kontroller, med ikke-signifikante chi kvadrat verdier (ved hjelp av en terskel på p 0,05, ikke data vist).

De frekvenser og fordeling av genotyper og de odds ratio for foreningen av hver polymorfisme med PDAC er beskrevet i tabell S1. Vi var i stand til å gjenskape flere signifikante sammenhenger mellom SNPs og PDAC risiko. Tabell 3 viser SNPs assosiert med kreft i bukspyttkjertelen risiko i denne studien. Den sterkeste assosiasjon med økt risiko for PDAC vi observerte var med C allel av 9q34 rs9543325 SNP (OR

het 1,23, 95% KI 0,98 til 1,55, OR

hom 1,60, 95% KI 1.14 til 2.25, P

trend = 0,0023). For to SNPs i

NR5A2 plakater (rs12029406, rs10919791), en i

SHH plakater (rs167020) og 15q14 regionen SNP (rs rs8028529) ingen statistisk signifikant sammenheng ble oppdaget. Figur S1 viser en oppsummering av gjennomkjøringer i studien. Tabell S1 viser fordelingen av hver SNP genotypede i studien og de relative ORS i de to populasjonene separat og sammen.

Vi har undersøkt en mulig sammenheng mellom de valgte SNPs og pasient overlevelse. Median overlevelse av tilfellene var forskjellig hos pasienter fra Liverpool (305 dager) og Heidelberg (387 dager; Cox regresjon test, p = 10

-5), derfor har vi gjennomført denne analysen separat for de to populasjonene. Resultatene av denne analysen er rapportert i tabell 4 og tabell S2.

Vi fant at SNP rs8028529 (ligger på kromosom 15q14) ble svakt assosiert med en bedre OS i begge populasjoner. I den tyske befolkningen, fant vi at heterozygote bærere hadde en bedre overlevelse (HR = 0,73, 95% KI 0,59 til 0,91, p-verdi = 0,01, median overlevelse av heterozygoter = 440 dager, median overlevelse av homozygote for det felles allelet = 346 dager ), mens i den britiske populasjonen ble det observert en bedre overlevelse i homozygote bærere av varianten allelet (HR = 0,40, 95% CI 0,16 til 1,01, P = 0,05, median overlevelse av homozygote for varianten allel = 421 dager, median overlevelse av homozygote for den felles allelet = 287 dager). Å analysere alle prøvene sammen, justere etter alder, kjønn og rekruttering sentrum, observerte vi at den kombinerte genotype (C /T + C /C) hadde en statistisk signifikant sammenheng med bedre overlevelse av PDAC: HR = 0,76 (95% KI 0,64 til 0,92 ) p = 0,004.

i den tyske befolkningen bærere av minst en T allel av rs12029406 SNP, som hører til

NR5A2

genet, viste en kortere overlevelse (HR = 1,23 , 95% KI 1,01 til 1,49, P = 0,04, median overlevelse av allel bærere = 359 dager). Tabell 4 viser resultatene for disse to SNPs mens tabell S2 viser resultatene for hele SNPs.

Vi kalkulerte M

eff verdier for hver kandidat gen /region separat og for hele studien (ved å legge til enkelte genet M

eff verdier;). Studien omfattende M

eff var 9,8. Vi brukte derfor en studie omfattende betydning p-terskel på 0,05 /9,8 = 0,0051. Ved hjelp av denne grensen, ble det ikke observert noen signifikante sammenhenger mellom noen av polymorfismer genotypede og pasienter overlevelse, med unntak av T-allelet av rs8028529, i den samlede befolkningen, med bedre pasienter overlevelse.

Diskusjoner

Bukspyttkjertelkreft kreft~~POS=HEADCOMP er blant de dødeligste av kreft, med dødelighet nærmer forekomst [1], [15]. Det er ingen effektiv kurativ behandling ennå for kreft i bukspyttkjertelen. Kirurgi tilbyr den eneste behandlingsalternativ som forbedrer overlevelse. Derfor, å finne genetiske varianter assosiert med sykdomsrisiko, progresjon og overlevelse er av den største betydning. Gitt at det er få kjente risikofaktorer, forbedret diagnostikk og en bedre forståelse av den molekylære patogenesen av denne sykdommen er sterkt behov.

Vi rapporterer re-evaluering av 15 SNPs funnet å være assosiert med kreft i bukspyttkjertelen risiko som rapportert i Panscan [3] og deres mulige involvering i pasientens overlevelse. I denne studien, var vi i stand til å gjenskape seks SNPs til en P

verdi på minst 0,05 (0,0449 til 0,0023). Vi kunne ikke gjenskape de andre rapporterte foreninger, selv om allel frekvenser i våre forsøkspersonene var sammenlignbare med de som ble oppnådd i Panscan og trender av risiko gikk i samme retning som rapportert av Panscan. En mulig forklaring på vår svikt i replikere foreninger kan skyldes utilstrekkelig statistisk styrke.

Den viktigste og nytt funn av dette manuskriptet er det faktum at C-allelet av SNP rs8028529, som ligger i et gen ørken på kromosom 15q14 er assosiert med bedre overlevelse. Denne forening nådde statistisk signifikans, ved den konvensjonelle 0,05 terskel, i begge populasjoner vi studert, men for den tyske tilfeller signifikans bare ble observert for heterozygot (C /T) bærere, mens for de britiske tilfellene det ble observert for de homozygote bærere av varianten allelet (C /C) bare. En analyse av alle prøvene kombinert, justering av alder, kjønn og rekruttering sentrum, avslørte at den kombinerte genotype (C /T + C /C) hadde en statistisk signifikant sammenheng med bedre overlevelse av PDAC: HR = 0,76 (95% CI 0.64- 0,92) p = 0,004. I Panscan, ble foreningen funnet mellom C-allelet og en økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen. Det er meget vanskelig å forstå den biologiske mekanisme som kunne forklare disse assosiasjonene siden SNP er plassert i et gen ørken. Den nærmeste genet (som ligger i en avstand på omtrent 500 kb) er myeloid ekotropisk innføringsstedet homeobox 2 (

MEIS2

), som er kjent for å bli uttrykt i høye nivåer i bukspyttkjertel og i bukspyttkjertelkreft (data fra i Silico transcriptomics database) [16]. Dette genet koder for et homeobox protein som tilhører TALE ( «tre aminosyre sløyfe extension «) familie av homeodomain inneholder proteiner. Tale homeobox proteiner er svært konservert transkripsjon regulatorer, og flere medlemmer har vist seg å være viktige bidragsytere til utviklingsprogrammene. Nyere studier har vist at meis proteiner kan også være involvert i tumordannelse, selv om den underliggende mekanisme er ennå ikke klart [17], [18]. Vi spekulerer i at SNP kan være plassert i et regulatorisk område av

MEIS2

gen som kan endre sitt uttrykk, og på denne måten endre kreftrisiko og prognose. En lignende mekanisme synes å være på plass på locus på kromosom 8q24, hvor SNPs assosiert med risiko for flere krefttyper er plassert i et gen ørken. Nyere data tyder på at en av disse SNPs kan påvirke bindingen av en transkripsjonsfaktor som regulerer WNT sti og muligens

MYC

onkogen, som kart ca 1 Mb nedstrøms [19].

I denne rapporten har vi også funnet at

NR5A2

rs12029406_T allelet er forbundet med kortere overlevelse, selv om bare i i den tyske befolkningen. I en fersk gjennomgang Li og Abruzzese [20] påpeker at denne reseptoren kan spille en rolle i kreft i bukspyttkjertelen. Forfatterne rapporterer at det har vært spekulert i at

NR5A2

bidrar til sykdommer knyttet til bukspyttkjertelen dysfunksjon, som for eksempel diabetes. For eksempel NR5A2 spiller en viktig rolle i transkripsjonen aktivering av adiponectin-genet [21], et adipocytt-utskilt hormon, som er blitt foreslått å være en biologisk kobling mellom fedme og økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen [22]. Det er interessant å merke seg at en

NR5A2

genvariant har vært forbundet med overflødig BMI i et genom-wide forening studie [23]. SNP’er i

NR5A2

, slik som rs12029406, kan modulere reseptor aktivitet, som i sin tur kan modifisere den sykdomsrisiko og overlevelse.

Anvendelse av korreksjon for multiple tester eneste krets som er lavere enn den studere-messig terskel på 0,0051 ble vist ved den kombinerte analysen av de to populasjoner for T-allelet av rs8028529 og bedre overlevelse. Resultatene i de to populasjonene er ikke identiske, men alle HRS går i samme retning i begge populasjoner, dvs. en beskyttende virkning av varianten allelet, selv om de statistisk signifikant bare i heterozygoter i populasjonen fra Heidelberg og bare i homozygote i befolkningen fra Liverpool. Faktisk, ved å samle sammen de to populasjonene effekten av allel er fortsatt like når det gjelder HR, men statistisk signifikans øker, slik det er forventet ved å øke antall fagene i studien. Det er ikke umiddelbar å forklare dette avviket: det kan være at rest konfunderende faktorer maskere foreninger for heterozygoter i den britiske og i homozygote i tyskerne, eller forskjellen i overlevelse mellom de to populasjonene kan bidra til å maskere den sanne foreningen . Endelig kan det være at disse assosiasjonene er grunn til tilfeldighetene.

Disse resultatene må tas med forsiktighet og ytterligere kjøringer og funksjonelle studier er garantert. Det faktum at polymorfisme ligger i en langt uutforsket gen ørkenområdet gjør det vanskelig å virkelig vurdere en umiddelbar klinisk effekt for funn rapportert i denne studien. Disse resultatene hvis bekreftet kan be forskning på molekylærbiologi av mekanismen, og dette kan til slutt videreutvikle vår forståelse av sykdommen. Et godt eksempel er de 8q24 treff, hvor følgende en original epidemiologisk observasjon, har mange studier bidratt til å avdekke forholdet mellom SNPs i regionen og aktivering av

MYC

genet [19]. Fra dette synspunkt vår studie kan betraktes som et første innledende skritt som kan bidra til en bedre forståelse av sykdommen, og på lang sikt, til etablering av diagnostiske og prognostiske verktøy.

I konklusjonen, vi presenterer her replikering av seks tidligere forbundet SNPs med kreft i bukspyttkjertelen risiko og det første tegn på en mulig involvering av rs8028529 i PDAC prognose.

Hjelpemiddel Informasjon

Figur S1.

Replication av assosiasjoner mellom Panscan SNPs og risiko for PDAC.

doi: 10,1371 /journal.pone.0027921.s001 plakater (TIF)

Tabell S1.

foreninger av SNPs på kromosom 1q32.1, 5p15.33, 7q36, 9q34, 13q22.1, 15q14 med risiko for PDAC.

doi: 10,1371 /journal.pone.0027921.s002 plakater (DOC)

Tabell S2.

Cox regresjonsanalyse for SNPs genotypet i PDAC saker og overlevelse.

doi: 10,1371 /journal.pone.0027921.s003 plakater (DOC)

Takk

Vi takker professor Bugert ved Institutt for transfusjonsmedisin og immunologi, tysk Røde Kors Blood Tjenesten Baden-Württemberg – Hessen for å gi kontroll DNA-prøver

.

Legg att eit svar