Abstract
Bakgrunn
Lungekreft er den vanligste årsaken til kreftrelaterte dødsfall på verdensbasis. Målet med denne studien var å undersøke sammenhengen av fem omfattende-studert polymorfismer i
PTGS2 plakater (rs689466, rs5275, rs20417) og
CYP2E1 plakater (rs2031920, rs6413432) gener med lungekreft i en stor nordøstlige kinesiske befolkningen.
metodikk /hovedfunnene
Dette er en sykehusbasert case-control studie med 684 pasienter med lungekreft og 604 kreftfrie kontroller. Genotyping ble utført ved å bruke PCR-LDR-metoden. Data ble analysert ved hjelp Haplo.stats og MDR-programmer. Det var signifikante forskjeller mellom pasienter og kontroller i allel /genotype distribusjoner av rs5275 (
P
= 0,002 /0,003) og rs6413432 (
P
= 0,037 /0,044), samt i genotype fordelinger av rs689466 (
P
= 0,02). Risikoen for lungekreft knyttet til rs5275-C mutant allel ble redusert med 60% (95% KI [konfidensintervall]: 0,21 til 0,74;
P
= 0,004) under recessive modell. Bærere av rs689466-G mutant allel hadde en 28% (95% KI: 0,57 til 0,92;
P
= 0,008) redusert risiko for å utvikle lungekreft i forhold til AA genotypen bærere. I haplotype analyse, haplotype GCCT (i rekkefølge rs689466, rs5275, rs2031920 og rs6413432) redusert oddsen for lungekreft med 28% (95% KI: 0,51 til 0,93;
P
= 0,019) etter justering for konfunderende faktorer, mens haplotype attt hadde 1,49 ganger (95% KI: 1,21 til 1,79;
P
= 0,012) økt risiko for lungekreft. Ved hjelp av MDR-metoden, ble den samlede beste modellen inkludert rs5275, rs689466 og rs6413432 polymorfismer identifisert med en maksimal testing nøyaktighet på 66,1% og en maksimal kryssvalidering konsistens på 10 av 10 (
P
= 0,003).
Konklusjon /Betydning
Våre funn viste en potensielt synergistisk sammenslutning av
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
polymorfismer med den underliggende årsaken til lungekreft i nordøstlige kinesisk.
Citation: Guo S, Li X, Gao M, Kong H, Li Y, Gu M, et al. (2012) Synergistic Association of PTGS2 og CYP2E1 genetisk polymorfisme med Lung Cancer Risk i Northeastern kinesisk. PLoS ONE 7 (6): e39814. doi: 10,1371 /journal.pone.0039814
Redaktør: Sai Yendamuri, Roswell Park Cancer Institute, USA
mottatt: 14 mars 2012; Godkjent: 27 mai 2012; Publisert: 25 juni 2012
Copyright: © 2012 Guo 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 Shanghai Rising Star-programmet (11QA1405500), og Natural Science Foundation National of China (30900808). 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
Lungekreft er den vanligste årsaken til kreftrelaterte dødsfall på verdensbasis. Reduksjonen av tobakksforbruket er i dag den viktigste strategien for å redusere kreftbyrden lunge. Men identifisering av gener involvert i forårsaker sykdommen kan bidra til å oppdage de underliggende mekanismene og føre til en helhetlig forebyggingsstrategi samt målrettet terapi [1]. Noen mennesker er mer utsatt for lungekreft enn andre og kunnskap for forklaring på dette interindividuell divergens i følsomhet er viktig for det formål å utvikle metoder som kan forutsi risikoen [2]. Selv om vanlige genetiske varianter som er involvert i lungekreft har blitt identifisert av genom-wide assosiasjonsstudier, forblir detaljert informasjon om de genetiske faktorer som skal belyses. Det virker som sjeldne genetiske varianter vil trolig stå for det meste av den individuelle responsen [1]. Kandidaten genet tilnærming, som omhandler tidligere identifiserte gener som er tenkt å delta i patofysiologien av sykdommen, er fortsatt ansatt som et nyttig verktøy.
I denne studien prostaglandin-endoperoxide syntase 2 (PTGS2) og cytokrom P450, familie to, underfamilien E, polypeptid 1 (CYP2E1) ble valgt som kandidat gener som er mottakelige for lungekreft basert på deres kritisk engasjement i mekanismen av lunge kreftutvikling [3], [4].
PTGS2
er en meget induserbar gen, aktivert av cytokiner, vekstfaktorer, onkogener og kjemiske karsinogener [5]. Funksjonelle studier tyder på at PTGS2 spiller en rolle i karsinogenese og er overuttrykt i mange humane ondartede sykdommer [6], [7], særlig i lunge adenokarsinom og platecelle-karsinom [8], [9]. CYP2E1 er en etanol- og narkotika-metaboliserende enzym som kan aktivere procarcinogens og hepatotoxicants, og generere reaktive oksygenforbindelser [10], [11]. I tillegg kan CYP2E1 aktivere humane kreftfremkallende, inkludert benzen og N-nitrosaminer som finnes i sigarettrøyk [12], [13]. På grunn av disse viktige funksjoner, ble PTGS2 og CYP2E1 gener undersøkt som logiske kandidater for lungekreft mottakelighet
Mange studier har evaluert sammenslutning av polymorfismer i PTGS2 og CYP2E1 gener med lungekreft.; imidlertid har resultatene vært entydige, og de biologiske effekter basert på statistisk resonnement er fortsatt ukjent. Gitt betydningen av etniske forskjeller i de genetiske effekter på komplekse sykdommer og det faktum at genetiske markører for foreslåtte gen-sykdom foreninger varierer i frekvens på tvers av populasjoner, evaluert vi fem grundig studert polymorfismer i
PTGS2 plakater (rs689466, rs5275 , rs20417) og
CYP2E1 plakater (rs2031920, rs6413432) gener i en stor nordøstlige kinesiske befolkningen til å undersøke sine assosiasjoner, både enkeltvis og i kombinasjon med lungekreft.
Metoder
Study befolkningen
Dette var en sykehusbasert case-control studie som involverte totalt 1286 emner fra den nordøstlige Kina (Harbin i Heilongjiang provins). Alle fag var lokale innbyggere av Han nedstigningen. Det var studiepopulasjonen inkluderte 684 pasienter klinisk diagnostisert som lungekreft og 602 alderstilpassede kreftfrie kontroller. Studien ble godkjent av etikkomiteen av Harbin Medical University, og gjennomført i henhold til Helsinkideklarasjonen prinsipper. Alle fag signert skriftlig informert samtykke.
Diagnostiske kriterier og demografiske kjennetegn
Lungekreft ble diagnostisert med røntgen thorax og enten høy oppløsning computertomografi (CT) eller forbedret CT eller PET-CT scan og ble patologisk bekreftet ved biopsi. Kliniske undertyper av lungekreft besto av plateepitelkreft, adenokarsinom, småcellet kreft og uspesifisert lungekreft. Alder og kjønn ble registrert da deltakerne ble rekruttert. Kroppsvekt i kilo og høyde i meter ble målt til å beregne kroppsmasseindeks (BMI, kg /m
2). Statusen for sigarettrøyking og drikking av alkohol ble definert ved tidspunktet for undersøkelsen. Røyking var kategorisert som aldri, aldri eller røkte (minst en sigarett per dag). Drikking ble kategorisert som aldri, aldri eller nåværende drikking. Her strøm drikking referert til forbruk av minst en alkoholholdig drikk i løpet av de siste 30 dagene.
genotyping
Blodprøver (2 ml) ble oppsamlet og genomisk DNA ble ekstrahert fra hvite blodlegemer ved hjelp den TIANamp Blood DNA Kit (Tiangen Biotect [Beijing] Co, LTD). Genotyping ble utført ved å bruke PCR-LDR (ligase påvisningsreaksjoner) Fremgangsmåte ved ABI 9600-system (Applied Biosystems, USA) [14]. Syklusparametrene var som følgende: 94 ° C i 2 minutter; 35 sykluser ved 94 ° C i 15 s; 60 ° C i 15 s; 72 ° C i 30 s; og en avsluttende forlengelsestrinn ved 72 ° C i 5 minutter. For hver polymorfisme, til to spesifikke prober diskriminere de spesifikke baser og en felles probe ble syntetisert. Den felles probe ble merket i 3′-enden med 6-karboksy-fluorescein og fosforylert ved 5′-enden. De reagerende betingelser LDR var: 94 ° C i 2 minutter, 20 sykluser ved 94 ° C i 30 s og 60 ° C i 3 minutter. Etter reaksjon, ble 1 pl LDR reaksjonsprodukter blandet med 1 pl ROX passiv referanse og 1 pl buffer lasting, og deretter denaturert ved 95 ° C i 3 minutter, og avkjølt raskt i is-vann. De fluoriserende produkter av LDR ble differensiert ved hjelp av ABI sequencer 377 (Applied Biosystems, USA).
Statistisk analyse
Sammenligninger mellom lungekreftpasienter og kontroller ble utført av uparet t-test for kontinuerlige variabler og av χ
2 test for kategoriske variabler. For å unngå grov genotyping feil, ble alle polymorfismer sjekkes for konsistens med Hardy-Weinberg likevekt på en beredskap tabell over observerte-versus-spådd genotypefrekvensene ved hjelp Pearson χ
2 test eller Fishers eksakte test. Genotypene ble sammenlignet med Logistic regresjonsanalyse under forutsetning av additiv, dominante og recessive modeller av arv, henholdsvis. Statistisk signifikans ble definert som
P
. 0,05
haplotype frekvensene ble estimert ved hjelp av haplo.em program, og odds ratio (ORS) og 95% konfidensintervall (KI) ble estimert av haplo.cc og haplo.glm programmer i henhold til en generalisert lineær modell [15]. Videre ble haplo.score brukt til å modellere et individs fenotype som en funksjon av hver bedømt haplotype, som ble veid ved deres beregning av sannsynligheten for å gjøre rede for haplotype tvetydighet. Den haplo.em, haplo.glm, og haplo.score ble implementert ved hjelp Haplo.stats programvare (versjon 1.4.0) utviklet av R språk (https://www.r-project.org/). Studier makt ble beregnet ved hjelp av PS (Power and utvalgsstørrelsen beregninger) (versjon 3.0).
Interaksjon Undersøkelsen er gjennomført i åpen kildekode MDR-programvaren (versjon 2.0) (www.epistasis.org) [16] , [17]. Alle mulige kombinasjoner av ett til fire polymorfismer ble konstruert ved anvendelse av MDR konstruktiv induksjon. Da en Bayes klassifikator i sammenheng med 10 gangers kryssvalidering ble benyttet for å beregne test nøyaktigheten til hver beste modellen. En enkelt beste modellen hadde maksimal testing nøyaktighet og kryssvalidering konsistens, som måler antall ganger på 10 divisjoner av dataene som den beste modellen ble funnet. Statistisk signifikans ble evaluert med en 1000-fold permutasjon test for å sammenligne observerte testnøyaktighet med de som forventet under nullhypotesen av null fotballkrets. Permutasjon testing korrigerer for multippel testing ved å gjenta hele analysen på 1000 datasett som er i tråd med nullhypotesen.
Resultater
Baseline karakteristika
De demografi og risikofaktorer i studiepopulasjonen er oppsummert i Tabell 1. Tilfeller og kontroller ble godt matchet etter alder. Mann kjønn, røyking, drikking og høyere BMI nivå var assosiert med økt risiko for lungekreft. Blant alle lungekreftpasienter, subtype av adenokarsinom, plateepitelkreft, småcellet kreft, og uspesifisert kreft stod for 37,54%, 32,26%, 20,83% og 9,38%, henholdsvis.
Enkelt locus analyse
med hensyn til rs20417, hyppigheten av muterte homozygot var null i denne studiepopulasjonen, selv om mindre allelfrekvens ble anslått til 7% i Beijing Han-kinesere, og 41% i nigerianere (HapMap database). Genotypen distribusjoner av de andre fire polymorfismer fulgt Hardy-Weinberg likevekt i kontrollgruppene (
P
0,05). Som vist i tabell 2, ble det observert signifikant forskjell mellom lungekreftpasienter og kontroller i allel og genotypen fordelinger av rs5275 (P
allel = 0,002 og p
genotype = 0,003) og rs6413432 (P
allele = 0,037 og P
genotype = 0,044), og i genotype distribusjoner av rs689466 (P = 0,02). Basert på styrkeberegning, denne studien av 684 pasienter og 602 kontroller hadde 83,8% makt til å oppdage en signifikant sammenheng for rs5275.
Spesielt for rs5275, risikoen forbundet med mutant allel eller genotype ble redusert med 27% (95% CI: 0,6-0,9;
P
= 0,002) under additive modellen, med 25% (95% KI: 0,59 til 0,95;
P
= 0,017) under den dominerende modellen, og med 60% (95% KI: 0,21 til 0,74;
P
= 0,004) under recessive modell. Med hensyn til rs689466, bærere av mutant G-allelet hadde en 28% redusert risiko for å utvikle lungekreft (95% KI: 0,57 til 0,92;
P
= 0,008) sammenlignet med AA bærere (tabell 2). En vesentlig forskjell ble identifisert for rs6413432 i forbindelse med lungekreft under tilsetningsstoff (OR = 0,82; 95% KI: 0,68 til 0,99;
P
= 0,042) og dominant (OR = 0,75; 95% KI: 0,6 -0,95;
P
= 0,016) modeller. Ingen signifikant sammenheng ble påvist for rs2031920 under de tre genetiske modellene.
Genotype-fenotype analyse
I lys av forskjellene i antropometriske egenskaper mellom lungekreftpasienter og kontroller, det var av interesse å undersøke deres korrelasjon med de studerte polymorfismer. Vi observerte signifikant sammenheng mellom rs5275 og kjønn (χ
2 = 6,07;
P
= 0,048), samt en border sammenslutning av rs5275 med røyking (χ
2 = 5,16;
P
= 0,066). Det ble ikke observert signifikant sammenheng med andre polymorfismer med antropometriske egenskaper (data ikke vist).
haplotype analyse
haplotype frekvensene av de fire polymorfismer undersøkt ble estimert og sammenlignet mellom saker og kontroller (tabell 3) . Hyppigheten av haplotype attt (i rekkefølge rs689466, rs5275, rs2031920 og rs6413432) var signifikant høyere (
P
= 0,02) hos pasienter enn i kontroll etter statistisk korreksjon, mens hyppigheten av haplotype GCCT var betydelig lavere (
P
= 0,034) hos pasienter. Etter å tildele den vanligste haplotype ATCT som referanse, redusert haplotype GCCT oddsen for lungekreft med 28% (95% KI: 0,51 til 0,93;
P
= 0,019, studere makt = 97,7%) etter justering for alder , kjønn, røyking og drikking. I kontrast, haplotype attt hadde en 1.49-fold. (95% KI: 1,21 til 1,79;
P
= 0,012, studere makt: 82,1%) økt risiko
Interaksjon analyse
En uttømmende MDR analyse som evaluert alle mulige kombinasjoner av fire undersøkte polymorfismer er oppsummert i tabell 4. Hver beste modellen ble fulgt med sin testing nøyaktighet, kryssvalidering konsistens og signifikant nivå som bestemmes av permutasjon testing. Den samlede beste MDR-modellen inkludert rs5275, rs689466 og rs6413432 polymorfismer. Denne modellen hadde en maksimal testing nøyaktighet på 66,1% og en maksimal kryssvalidering konsistens 10 av 10. Denne modellen var signifikant på 0,003 nivå, som indikerer at en modell av dette god eller bedre ble observert bare ved tre ganger med 1000 permutasjoner og var dermed neppe under nullhypotesen av null fotballkrets.
Diskusjoner
i denne studien fant vi signifikante assosiasjoner til
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
polymorfismer med mottakelighet for lungekreft i nordøstlige kinesisk. Videre, som implisert av haplotype og interaksjonsanalyser, har vi funnet potensielt synergistisk effekt mellom disse to genene, noe som forsterker enkelt-locus resultater og bidrar til sterk mottakelighet for lungekreft. Så vidt vi vet, er dette den første case-control studie som undersøkte felles effekten av
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener på lungekreft.
Selv om kandidaten genet tilnærming kan ikke erstatte genomet omfattende forening studie i rakne genetikk av komplekse egenskaper, er det fortsatt et viktig alternativ strategi, spesielt i sammenheng med tilstrekkelig utvalgsstørrelser, etniske homogene populasjoner, og solide biologiske bevis av de aktuelle genene. For å generere robuste data, er det blitt foreslått at et stort utvalg størrelse som involverer 1000 individer i hver gruppe er nødvendig for [18]. Til tross for at bare 684 pasienter og 602 kontroller ble inkludert i studien, i lys av store avvik i genetiske distribusjoner, a priori styrkeberegning indikert at denne studien hadde 80% makt til å oppdage loci realistisk effektstørrelse. Videre våre forsøkspersonene var etnisk homogene og lokale innbyggere i byen Harbin, et nettsted der forekomsten av lungekreft er relativt høy sannsynlighet på grunn av innendørs luftforurensning fra uventilerte kullfyrte ovner [19]. I tillegg genotyper av studert polymorfismer var i Hardy-Weinberg likevekt i kontroller, tyder resultatene er lite sannsynlig å være partisk ved genotyping feil eller befolkningen lagdeling. Videre utvalg av gener og polymorfismer var basert på sterke biologiske, genetiske og epidemiologiske indikasjoner [20] – [23]. Men vurderer kompleksiteten av lungekreft, våre foreløpige resultater bør betraktes som hypoteser som ønsker å bli testet i større veldesignede studier.
Nylig, flere globale metaanalyser har oppsummert de enkelte funn på
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener og bekreftet signifikant beskyttende effekt av rs5275, rs2031920 og rs6413432 mutante alleler på lungekreft [4], [24], [25]. I denne studien identifiserte vi at bærere av muterte alleler av rs689466, rs5275 og rs2031920 ble på bemerkelsesverdig redusert risiko for lungekreft. Å utvide funnene, rapporterte vi en potensiell synergi mellom
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener på risikoen for lungekreft, som reflekteres av haplotype og samhandling analyser. Til tross for den marginale sammenslutning av rs6413432 i single-locus analyse, sammenlignet med haplotype ATTA (i rekkefølge rs689466, rs5275, rs2031920 og rs6413432), ble risikoen omfanget forbundet med haplotype attt bemerkelsesverdig utvidet og var uavhengig av tradisjonelle risikofaktorer, viser et bidrag av rs6413432-T-allelet til lungekreft mottakelighet. Imidlertid, i nærvær av rs689466-G og rs5275-C-alleler, er risikoen givende rolle rs6413432-T-allelet ble markert svekket viser en 28% redusert risiko for haplotype G-C-C-T. Ved hjelp av MDR-metoden, som er nonparametric og genetisk modell-fri design [26], vi bygget den samlede beste modellen omfatter polymorfismer rs5275, rs689466 og rs6413432 med sterke synergieffekter. Siden den patofysiologiske mekanismen bak en slik interaksjon er foreløpig ukjent, spekulerer vi at
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener kan samhandle med hverandre for å spille en rolle i lunge kreftutvikling. Videre vurderer divergerende genetiske profiler, slik som de ikke-muterte rs20417 i vår studiepopulasjonen, er det nødvendig å etablere en uavhengig database av genetiske markører for lungekreft i hver etnisk gruppe. Videre genotyping data fra
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener som tar vare på haplotype og synergisme analytisk strategi vil lette identifisering av personer med høy risiko for å utvikle lungekreft i fremtiden klinisk screening.
Noen begrensninger bør vurderes ved tolkning av resultatene. For det første kan det hende at tverrsnitts utformingen av denne studien utelukke kommentarer på kausalitet, og en overlevelses forspenning kan ikke utelukkes. For det andre, vi bare fokusert på fem polymorfismer i
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener og ikke dekke hele genomiske sekvenser av gener, og dermed kan vi under-evaluere genetiske effekter av annen genetisk markører, tredje, data om de sirkulerende PTGS2 og CYP2E1 nivåer er tilgjengelige, som gjør oss i stand til å sammenligne sine nivåer på tvers av genotyper. Den immunocytokjemisk analyse av PTGS2 uttrykk pågår for å oppdage eventuelle genotype-fenotype forening [27]. Fjerde, utvalgsstørrelsen med denne studien var relativt liten, slik at våre funn må godkjennes i en større befolkning.
For å oppsummere våre funn viste en potensielt synergistisk effekt mellom
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener på den underliggende årsaken til lungekreft i nordøstlige kinesisk. Dessuten, denne studien etterlater åpne spørsmålet om avvikende genetiske profiler på tvers av ulike etniske grupper. Denne studien gir støtte bevis for nærmere gransking på patofysiologiske mekanismer for
PTGS2 Hotell og
CYP2E1
gener i lungekreft.
