Abstract
Prostatakreft er den hyppigste og nest mest dødelige kreft hos menn i USA. Medfødt immunitet og betennelse kan øke risikoen for prostatakreft. For å finne ut hvilken rolle medfødt immunitet og betennelse i avansert prostatakreft, undersøkte vi sammenslutning av 320 enkeltnukleotidpolymorfi, som ligger i 46 gener som er involvert i denne veien, med sykdomsrisiko ved hjelp av 494 tilfeller med fremskreden sykdom og 536 kontroller fra Cleveland, Ohio. Tatt sammen, ble hele reaksjonsveien forbundet med prostatakreft risiko (P = 0,02). To under trasé (intracellulære antivirale molekyler og ekstracellulære mønstergjenkjenning) og fire gener hos disse gruppene baner (
TLR1
,
TLR6
,
OAS1
, og
OAS2
) ble nominelt forbundet med avansert prostatakreft risiko og havnen flere SNPs nominelt forbundet med avansert prostatakreft risiko. Våre resultater tyder på at medfødt immunitet og betennelse sti kan spille en beskjeden rolle i etiologien av avansert prostatakreft gjennom flere små effekter
Citation. Kazma R, Mefford JA, Cheng jeg, Plummer SJ, Levin AM, Rybicki BA, et al. (2012) Forbund medfødt immunitet og betennelse Pathway med Advanced Prostate Cancer Risk. PLoS ONE 7 (12): e51680. doi: 10,1371 /journal.pone.0051680
Redaktør: Ludmila Prokunina-Olsson, National Cancer Institute, National Institutes of Health, USA
mottatt: 09.08.2012; Godkjent: 05.11.2012; Publisert: 14.12.2012
Dette er en åpen-tilgang artikkelen, fri for all opphavsrett, og kan bli fritt reproduseres, distribueres, overføres, endres, bygd på, eller brukes av alle for ethvert lovlig formål. Arbeidet er gjort tilgjengelig under Creative Commons CC0 public domain engasjement
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av National Institutes of Health [Grant tall: R01CA88164, U01CA127298 og R25CA112355 å R.K.]. 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
Prostatakreft er den hyppigste og nest mest dødelige kreft hos menn i USA [1]. Det er økende bevis for at medfødt immunitet og betennelse kan spille en rolle i prostata og andre kreftformer [2], [3], [4]. Kronisk betennelse kan bidra til prostatakreft gjennom flere biologiske prosesser: mutagenese forårsaket av oksidativt stress; ombygging av ekstracellulære matrise; rekruttering av immunceller, fibroblaster og endotelceller; eller induksjon av cytokiner og vekstfaktorer som bidrar til en proliferativ og angiogen miljø [2], [3], [5].
bevisende bevis støtter en rolle for gener som er involvert i den medfødt immunitet og inflammasjon bane i prostata kreftrisiko. Flere gener skjuler enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) forbundet med prostata kreft risiko er identifisert, inkludert: mønstergjenkjenning reseptorer
MSR1
,
TLR1
,
TLR4
,
TLR5
,
TLR6
, og
TLR10 product: [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]; den antivirale genet
RNAseL product: [9], [17], [18], [19], [20], [21]; cytokinene
MIC1
,
IL8
,
TNFa
, og
IL1RN product: [13], [22], [23], [24], [25], [26]; og pro-inflammatoriske genet
COX-2 product: [27], [28], [29], [30]. Men de fleste av de tidligere studier har fokusert på enkelt SNPs eller gener og svært lite er kjent om virkningen av den samlede medfødt immunitet og betennelse sti på å utvikle mer avansert prostatakreft.
Videre avansert prostatakreft tilfeller ha en høyere offentlig helsebelastning enn mindre avanserte tilfeller. Dermed identifisere komponenter av medfødt immunitet og inflammatorisk prosess som øker risikoen for prostatakreft er av stor betydning.
For å finne ut hvilken rolle medfødt immunitet og betennelse i avansert prostatakreft, undersøkte vi foreningen av 320 SNPs, som ligger i 46 medfødt immunitet og betennelse gener, med avansert prostatakreft risiko. Vi foretok en helhetlig tilnærming vurdere sammenhengen mellom sykdomsrisiko og SNPs-sett sammenslåtte over hele veien, under trasé, og hvert gen, samt individuelle SNPs.
Materialer og metoder
Study Befolknings
saken prøven består 494 menn med nylig diagnostisert, histologisk bekreftet prostatakreft, har enten en Gleason score ≥7, en klinisk stadium ≥ T2C, eller et serum prostata serum antigen (PSA) ved diagnose 10 rekruttert fra de store medisinske institusjoner i Cleveland, Ohio (Cleveland Clinic Foundation, Universitetet sykehus i Cleveland, og deres tilknyttede selskaper) [31]. Kontrollutvalget omfattet 536 menn frekvens tilpasses tilfeller av alder (innen 5 år), etnisitet, og medisinsk institusjon, som gjennomgikk vanlige årlige eksamener ved de store medisinske institusjoner i Cleveland, og som ikke har en tidligere historie med ikke-hudkreft . Ptil ble målt og funnet forhøyet i to kontroller. Ytterligere undersøkelser lede oss til å omklassifisere dem som avanserte tilfeller av prostatakreft, og etterlater oss med en total av 494 avansert prostatakreft tilfeller og 536 kontroller som brukes her i våre analyser. Godkjenning for denne studien ble innhentet fra University Hospitals of Cleveland Institutional Review Board og Cleveland Clinic Foundation Institutional Review Board, og skriftlig informert samtykke ble innhentet fra alle deltagerne. Flere detaljer om dette studiepopulasjonen har tidligere blitt beskrevet [27], [29], [32], [33], [34], [35], [36].
SNP Selection, Genotyping og kvalitet kontroll~~POS=TRUNC
Vi har valgt for studien 46 kandidat gener som koder for proteiner involvert i medfødt immunitet og betennelse, og videre gruppert disse inn i 6 relevante biologiske under trasé ved hjelp av en tidligere foreslått og publisert klassifisering [37]. Disse sub-trasé var: 1) cytokin-signalering (26 gener), 2) eicosanoid signale (1-genet, dvs.
COX-2
), 3) ekstracellulære mønstergjenkjenning (8-gener), 4) intracellulære antivirale molekyler (4 gener), 5) kjerne kappa-lettkjede-forsterker eller aktiverte B-celle (NFkB) signalering (5 gener), og 6) selenoproteins (2 gener). Genene
SELS Hotell og
SEP15
koding for selenoproteins ble inkludert på grunn av deres potensielle rolle i kontrollen av den inflammatoriske respons gjennom regulering av cytokin produksjon [38].
All SNPs ligger innenfor og 2 kb oppstrøms og 1 kb nedstrøms av sekvensen av de 46 kandidatgener ble identifisert gjennom International HapMap Project (www.hapmap.org) og Genome Variasjon Server (SeattleSNPs) (https://gvs.gs. washington.edu/). Deretter ble tagging SNPs valgt å bruke de multimarker testkriterier i Tagger programmet [39] for å fange opp alle vanlige SNPs (mindre allel frekvens, MAF 0,05) med en r
2≥0.8 over hver kandidat gen blant europeisk opphav populasjoner, tvinger SNPs som er missense, ikke-synonyme og tidligere assosiert med prostatakreft som skal inkluderes. Bare en missense SNP ble inkludert for genene
TLR3 Hotell og
IL6R
.
Videre 39 avstamning informative markører (AIMS) [40] ble genotypet og prinsipal komponent analyse var brukt til å estimere genetiske opphav og redegjøre for befolkningen lagdelingen [41]. Den første hovedbestanddelen i denne analysen fremstående afrikanske amerikanere fra kaukasiere og ble brukt som et estimat av genetisk opphav.
Genotyping av 330 SNPs ble gjort på DNA ekstrahert fra blodprøver ved hjelp av enten Illumina 500G BeadStation kombinert med Golden assay, eller Applied Biosystems Taqman-analyse. Ytterligere kvalitetskontrollen ble utført separat for hver av de to plattformene, og for hver av de to etniske gruppene (afrikansk-amerikanere og kaukasiere). Ti SNPs som hadde en takst 0,90, avvek fra de forventede Hardy-Weinberg proporsjoner i både etniske gruppene (P 0,01), eller hadde en MAF under 0,01 i begge etniske grupper ble ekskludert. Personer som hadde en takst 0,90 ble også ekskludert. Etter kvalitetskontroll prosedyre, data i case-kontrollprøven som brukes til å teste for tilknytning til risiko for avansert prostatakreft inkludert 320 tagging SNPs (Tabell S1) og 39 mål.
Statistical Analysis
for å analysere hele settet med 320 SNPs sammen, eller sett av SNPs gruppert etter sub-trasé eller gener, vi brukte SNP-set kernel-maskin forening test (SKAT v0.62) [42]. Denne metoden bruker en logis kernel-maskin modell, aggregere individuelle poengsum testobservatorene av SNPs, og gir en global P-verdi for settet varianter testet som tar hensyn til den felles effekten av SNPs i en gitt SNP-set og gir mulighet for innlemme justerings kovariater: alder, institusjon, og genetisk opphav. En fordel med SKAT fremfor andre sti testene er at det adaptiv finner de frihetsgradene testobservatoren for å ta høyde for LD mellom genotypet SNPs. Forutsatt at hver av foreningen koeffisienter for
p
SNPs i en bestemt SNP-sett (
β
Gp
) uavhengig følger en vilkårlig fordeling med gjennomsnitt 0 og varians
ψ
, teste nullhypotesen,
β
Gm
= 0, tilsvarer testing
ψ
= 0 (
dvs.
, en varians-komponent test skår gjøres ved hjelp av tilsvarende blandet modell). For en case-kontrollprøve med
n
personer samplet og
p
varianter genotypet, er G
n
×
p
matrise av genotyper, og K = GG
T er en
n
×
n
lineær kjerne matrise, som definerer den genetiske likheten mellom alle personer for
p
SNPs. Funksjonen som forbinder hvert element i matrisen K til genotypene G er kjernen funksjon. For å teste for sammenhengen mellom sykdommen og den SNP-set, variansen-komponenten stillingen statistikken Q følger en blanding av chi-kvadrat distributions.where, er det beregnet gjennomsnitt av vektoren sykdomsstatusverdier (y) under nullhypotesen , fremstilt ved regressing y på justerings kovariatene bare. For teser analyser, vi brukte den lineære kernel (tilsvarende montering av ubetinget multivariate logistisk regresjon) og eksakte Davies metode for beregning av p-verdier. Videre vi testet for tilknytning av avansert prostatakreft risikoen med 320 SNPs individuelt ved ubetinget multivariat logistisk regresjon justert for alder, institusjon, og genetisk opphav. Odds ratio (ORS), 95% konfidensintervall (95% KI) og p-verdier ble beregnet ved hjelp av både co-dominante og log-additive modeller.
For å justere for genetisk opphav i alle analysene, vi inkluderte første hovedkomponent av prinsipal komponent analyse av de 39 målene som kovariat. Videre, for å identifisere SNPs med potensielle motsatte effekter i afro-amerikanere og kaukasiere, også stratifisert vi alle analyser av rapporterte etnisitet. Vår strategi evaluert sykdomsrisiko foreningen på flere nivåer av SNP grupperinger (hele settet, under trasé, gener, og enkelte SNPs). For å veie opp for de flere tester gjort mens omfatter sammenhengen mellom SNPs og genotype koding, vi brukte en permutasjon prosedyre for å oppnå den empiriske fordelingen av statistiske tester under nullhypotesen ingen tilknytning til det sett av SNPs eller SNP. Deretter for hvert nivå av SNP grupperinger, beregnet vi en familie messig feilrate ved å sammenligne den P-verdien av hver prøve til fordeling av minimums P-verdier hentet fra 1000 permuteres datasett. Rapporterte P-verdier er tosidig og analyser ble gjort ved hjelp av R v2.13.1 [43].
Resultater
Studie emne Kjennetegn
case-kontrollprøve inkludert 1030 forsøkspersonene som gjennomsnittsalderen ved diagnose eller rekrutterings var 65.87 (SD: 8,46) år, og besto av 194 afro-amerikanere (18,8%) og 836 kaukasiere (81,2%). Alder og etnisitet ble likeledes distribuert i avansert prostatakreft tilfeller og kontroller (tabell 1).
Association med Advanced Prostate Cancer Risk
Til sammen hele settet med 320 SNPs i medfødt immunitet og betennelse veien var signifikant assosiert med avansert prostatakreft risiko (P = 0,02). Av de 6 under trasé analysert, ble de intracellulære antivirale molekyler og de ekstracellulære mønstergjenkjenning under trasé nominelt forbundet med avansert prostatakreft risiko (P = 0,02 for begge), men ikke forbundet etter korreksjon for multippel testing (P = 0,12 og P = henholdsvis 0,11,)
Interessant, 4 gener i disse 2 sub-trasé ble også nominelt forbundet med prostata kreftrisiko.
TLR1 Hotell og
TLR6
i ekstracellulære mønstergjenkjenning sub-pathway (P = 0,002 og P = 0,04, henholdsvis), og
OAS1 Hotell og
OAS2 plakater (henholdsvis P = 0,015 og p = 0,019) i intracellulære antivirale molekyler sub-veien . I tillegg
IFNGR1
i cytokin aliserte sub-sti og
COX-2
, som er den eneste medlem av eicosanoid aliserte sub-sti representert i vårt datasett, hadde nominell P- verdier av 0.006.and 0,044, henholdsvis (tabell 2). Men ingen av disse assosiasjonene er robuste til korreksjon for multippel testing (P = 0,10 for foreningen med
TLR1
).
Resultatene fra den enkelte SNP analyser støttet funnene innhentet med sub-sti og gensettene. Faktisk, de fleste av SNPs med en nominell forening P-verdi under 0,01, hører til
TLR1
,
TLR6
,
OAS1
,
OAS2
eller
COX-2 product: (Tabell 3). Videre har mange av de andre SNP i disse genene har en p-verdi på mellom 0,01 og 0,05 (tabell S2). Det er interessant for alle disse SNPs, resultatene indikerer en beskyttende virkning av det mindre allelet med tilsetnings ORS mellom 0,73 og 0,77. Men igjen, når man korrigerer for multippel testing, disse var ikke lenger signifikant (P = 0,42 for de mest signifikant sammenheng).
stratifisering på grunn av etnisitet, viser at de fleste av SNPs knyttet til vei, sub- trasé, og SNPs i hele utvalget er også påvist i kaukasiske, som representerer mer enn 80% av utvalget, men ikke i afrikanske amerikanere (tabell 2, 3 og Tabell S2).
Diskusjoner
i denne integrerende analyse av foreningen av avansert prostatakreft risikoen med kandidatgener involvert i medfødt immunitet og betennelse, studerte vi 320 SNPs og deres felles effekter på tvers av gener og under veier. Sett under ett, synes den generelle medfødt immunitet og betennelse vei til å bli involvert i avansert prostatakreft, men de enkelte elementene i denne sammenheng er ikke klart. Faktisk er hele settet av 320 SNP’er signifikant assosiert med avansert prostata kreftrisiko. Men ingen av de andre evaluert assosiasjoner med sub-trasé, gener, eller individuelle SNPs var signifikante, når man korrigerer for multippel testing ved å gjøre permutasjon baserte estimater av familien messig feilrate.
Likevel tyder våre resultater at den ekstracellulære mønstergjenkjenning, de intracellulære antivirale molekyler, og eicosanoid signale (dvs.
COX-2
) kan være komponenter som spiller en potensiell rolle i avansert prostatakreft risiko. Innenfor disse sub-trasé, 5 gener (
TLR1
,
TLR6
,
OAS1
,
OAS2
, og
COX-2
) ble nominelt forbundet med avansert prostatakreft risiko. Videre disse genene havna flere SNPs nominelt forbundet med avansert prostatakreft risiko.
TLR1 Hotell og
TLR6
koder medlemmer av toll-like receptor familien. Deres rolle er å gjenkjenne molekylære mønstre knyttet til smittsomme patogener. Begge er svært konservert fra
Drosophilia
til mennesker og dele strukturelle og funksjonelle likheter. Videre TLR1 og TLR6 også har evnen til å danne et heterodimer med TLR2 å gjenkjenne peptidoglykan og lipoproteiner på patogener. TLR1 er spesialisert i erkjennelsen av gram-positive bakterier. Flere studier har rapportert prostatakreft foreninger med medlemmer av toll-like receptor familien [6], [12], [16]. Spesielt Sun et al. [12] observerte flere SNPs i sterk koblingsulikevekt ligger på
TLR1
,
TLR6
, og
TLR10
assosiert med prostatakreft. I vårt datasett, observerte vi det samme tilknytning rs5743551on
TLR1 Hotell og rs5743795 på
TLR6
.
OAS1 Hotell og
OAS2
koder for to enzymer av 2-5A-syntetase familien, som er involvert i den medfødte immunresponsen mot virusinfeksjoner. Disse molekylene blir indusert av interferoner og aktiverer RNase L (produkt fra
RNAseL
) som nedbryter RNA og inhiberer viral replikasjon. Nylig, Molinaro et al. [44] viste at RNA fraksjoner av prostatakreftcellelinjer er i stand til å binde og aktivere OAS molekyler, mens RNA fraksjoner av normale prostata epitelceller kan ikke. Også virusinfeksjoner, seksuelt overførbare sykdommer [45], [46], [47], [48], [49], [50] og infeksjoner med
Propionibacterium acnes
, et gram positiv bakterie, [ ,,,0],51], [52] har blitt foreslått som triggere i prostatakreft. Disse smittestoffer kan være ryddet etter den akutte infeksjonen. Likevel kan disse midler muligens forårsake karsinogenese via aktivering av en kronisk inflammatorisk reaksjon [53]. Bare en studie av sammenhengen mellom prostatakreft og
OAS1
ble gjort på en mindre utvalgsstørrelse og 3 SNPs forskjellig fra vårt utvalg hvor en sammenheng med rs2660 ble funnet [54].
COX-2
koder for enzymet cyklooksygenase-2 (COX-2). COX-2 omdanner arakidonsyre til prostaglandin H2, som er en forløper for andre vevs-spesifikke inflammatoriske molekyler (prostanoider). COX-2 ble funnet å være overuttrykt i prostata kreftvev i forhold til det omgivende normal prostata vev [55], [56], [57]. Foreningen av genetiske varianter med prostatakreft risiko har også blitt beskrevet i tidligere studier, blant annet i det samme datasettet [27], [28], [29], [30], [58]. Rapporterer imidlertid om sammenhengen mellom forhøyet uttrykk av COX-2 i prostata kreft vev og høy Gleason score og tilbakefall av sykdommen har blandede resultater [59], [60], [61].
Våre resultater er konkordant med de som er rapportert av Zheng et al. [62] som studerte 9,275 SNPs i 1,086 betennelse gener ved hjelp av 200 familiære tilfeller og 200 kontroller av svensk opprinnelse. De observerte en betydelig berikelse i antall nominelle foreninger observert, noe som tyder på rollen av multiple gener med begrensede effekter. Men ved hjelp av SKAT, er vår studie den første analysen av SNP sett sammenslåtte over gener og under trasé i medfødt immunitet og betennelse sti.
Ingen av SNPs eller gener som inngår i vår studie ble rapportert i noen av genom-wide association studier av prostatakreft oppført i katalogen over Genome-wide Association studier [63].
Likevel har vår studie flere begrensninger. Først den begrensede utvalgsstørrelsen, og dermed begrenset makt, kan forklare hvorfor foreningen med hele settet av gener er betydelig, mens ingen av de assosiasjoner med under trasé, gener, eller SNPs er signifikant etter korrigering for multippel testing. Med denne prøven, minimum (eller maksimum for beskyttelses) odds-ratio påvisbart med en kraft på 80%, varierer mellom 1,5 (eller 0,67) og 2,19 (eller 0,46) når MAF varierer mellom 0,5 og 0,05. Dessuten gjør den begrensede utvalgsstørrelsen ikke tillate å vurdere potensielle heterogene effekter av varianter av etnisitet eller andre kovariater. For det andre, selv om en strengere utvelgelse av saker vil bedre beskrive rollen til medfødt immunitet og betennelse sti i avansert prostatakreft, ville det redusere utvalgsstørrelsen -og dermed kraftdrastisk. Tredje, kan vårt utvalg av SNPs ikke utelukke muligheten for sjeldne funksjonelle varianter i disse kandidatgener for å spille en rolle i avansert prostatakreft risiko. For det tredje, selv om SKAT metoden gir en ideell ramme for å teste for tilknytning sett av potensielt korrelerte SNPs, betyr det ikke måle økningen i risiko knyttet til varianter i settet av SNPs.
I konklusjonen, denne studien fremmer forskning på prostatakreft genetikk ved å studere SNPs i en kandidat sti på flere nivåer av informasjon: hel sti, under trasé, gener, og SNPs. Våre resultater tyder på at selv om det ikke kan være sentral i etiologien av avansert prostatakreft, kan det medfødte immunforsvaret og betennelse sti spille en rolle i prostata kreft gjennom ulike genetiske varianter.
Hjelpemiddel Informasjon
Tabell S1.
beskrivelse av de 320 enkeltnukleotidpolymorfi analysert. A1: Minor (sjeldnere) allel; A2: Andre (hyppig) allel; A1A1: Sjeldnere homozygot genotype; A1A2: Heterozygot genotype; A2A2: Hyppig homozygot genotype; MAF: Minor allel frekvens; P
Hardy-Weinberg. Hardy-Weinberg andel tilstrekkelighetstest (chi-kvadrat test)
doi: 10,1371 /journal.pone.0051680.s001 plakater (XLSX)
Tabell S2.
Association of all SNPs analysert med avansert prostatakreft risiko. De neste 3 Excel-ark inneholde resultatene av analysene for hele prøven (Total) og stratifisert etter etnisiteter: afrikanske amerikanere og kaukasiere. OR: Odds Ratio; 95% KI: 95% konfidensintervall; P-verdi: P-verdi på Wald test av foreningen av heterozygote eller sjeldne homozygote genotyper i forhold til vanlig homozygot genotype eller P-verdien for alleliske trend test
doi:. 10,1371 /journal.pone.0051680.s002 product: (XLSX)
