Abstract
bevisende bevis har impliserte Wnt signalveien i patogenesen av tykktarmskreft. Vi vurdert bruk av tag enkeltnukleotidpolymorfi (tSNPs) i
adenomatøs polypose coli product: (
APC
) /
β-catenin product: (
CTNNB1
) gener å forutsi utfall hos pasienter med tykktarmskreft. Vi valgte og genotypet 10 tSNP å forutsi vanligste variantene over hele
APC Hotell og
CTNNB1
gener i 282 pasienter med kolorektal kreft. De sammenslutninger av disse tSNPs med fjernmetastaser overlevelse og total overlevelse ble evaluert av Kaplan-Meier analyse, Cox regresjonsmodell, og overlevelse treet analyse. Den 5-års overlevelse rente var 68,3%. Survival treet analyse identifisert en høyere orden genetisk interaksjon profil bestående av
APC
rs565453,
CTNNB1
2.293.303, og
APC
rs1816769 som var signifikant assosiert med total overlevelse. De fem års overlevelse samlede tallene var 89,2%, 66,1% og 58,8% for lav, middels og høy risiko genetiske profiler, henholdsvis (log-rank
P
= 0,001). Etter å ha justert for mulige confounders, inkludert alder, kjønn, carcinoembryonic antigen nivåer, tumor differensiering, scene, lymphovascular invasjon, perinevral invasjon, og spredning til lymfeknuter, forble den genetiske interaksjonsprofilen betydelig. Ingen av de undersøkte SNP ble individuelt tilhørende fjern metastase-overlevelse og total overlevelse. Våre resultater tyder på at den genetiske interaksjonsprofilen blant Wnt pathway SNPs kan potensielt øke den prognostiske verdien i utfallet prediksjon for tykktarmskreft
Citation. Ting WC, Chen LM, Pao JB, Yang YP, Du BJ, Chang TY , et al. (2013) Felles genetiske varianter i Wnt signalveien Gener som potensielle Prognostic Biomarkører for tykktarmskreft. PLoS ONE 8 (2): e56196. doi: 10,1371 /journal.pone.0056196
Redaktør: Masaru Katoh, National Cancer Center, Japan
mottatt: 30 august 2012; Godkjent: 07.01.2013; Publisert: 06.02.2013
Copyright: © 2013 Ting 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 National Science Council, Taiwan (tilskudd nummer: tilskudd NSC-98-2320-B-039-019-My3 og NSC-100-2314-B-039-009-My3), og Kina Medical University (tilskudd nummer : CMU98-N1-21 og CMU98-C-12). 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
tykktarms~~POS=TRUNC kreft~~POS=HEADCOMP er en vanlig sykdom på verdensbasis, og er også den vanligste kreftformen i Taiwan. De fem-års overlevelse er ca 90% for stadium pasienter med kolorektal kreft tidlig, men minkende til mindre enn 10% hos pasienter med fjernmetastaser [1]. For å identifisere pasienter med høy risiko, er det behov for å finne nye biomarkører for å bedre prediksjon av kliniske resultater i tykk- og endetarmskreft.
Mutasjoner i Wnt /adenomatøs polypose coli (APC) /β-catenin (CTNNB1) signal- pathway medlemmer har blitt funnet i mange kolorektal karsinom [2]. Wnt ligander bindes til trans frizzled reseptorer og deres co-reseptorer, som fører til fosforylering og deponering av komplekset består av APC, kasein kinase 1, glykogen syntase kinase 3, og Axin. Den resulterende stabilisering av intracellulær CTNNB1 letter dens translokasjon til kjernen, hvor den kommuniserer med transkripsjonsfaktorene av T-celle-faktor /lymfoid enhancer-bindende faktor, aktivere de målene som kontrollerer cellevekst og differensiering. Derfor har interaksjon med CTNNB1 vært ansett for å være avgjørende for tumor suppressor aktivitet av APC [3]. I tillegg er CTNNB1 en multifunksjonell signaleringsprotein, som også binder til E-cadherin, bindings E-cadherin til aktin filamenter og fremme celleadhesjon og differensiering [4].
i lys av den kritiske rolle Wnt /APC /CTNNB1 signalveien i å opprettholde riktig kolorektal cellefunksjon, er det mulig at genetiske varianter i denne veien kan påvirke kolorektal kreft progresjon. Men det har vært noen studier som tar for seg forholdet mellom vanlige genetiske varianter i Wnt /APC /CTNNB1 pathway gener til kliniske utfall av tykk- og endetarmskreft. Derfor søkte vi en helhetlig tilnærming til systematisk evaluere merkelappen single-nukleotid polymorfismer (tSNPs) i to viktige gener i Wnt veien,
APC Hotell og
CTNNB1
, som predikator for tykktarmskreft prognose .
Pasienter og metoder
pasient~~POS=TRUNC Rekruttering og datainnsamling
Denne kohorten ble generert fra svulstvev banken ved Kina universitetssykehus, Taiwan. Alle pasienter sett på Kina Universitetssykehus, Taiwan med en diagnose av kreft ble kontaktet for å delta. To hundre og åtti-to pasienter med histopathologically bekreftet kolorektal kreft ble identifisert mellom 2001 og 2007; hadde samtykket til å gi informasjon og vev; og hadde gjennomgått blod samling for forskningsformål. De kliniske data og resultater ble oppnådd fra pasientenes kliniske poster og patologiske rapporter. Blant pasienter som fikk kurativ kirurgi (stadium I-III, n = 233), fjernmetastaser overlevelse ble definert som tiden fra kirurgi til datoen for fjernmetastaser eller når sensurerte senest dato. Total overlevelse ble definert som tiden fra diagnosen (n = 282) til datoen for død av enhver årsak eller når sensurert senest dato dersom pasientene var fortsatt i live. Overlevelsesdata ble oppdatert sist i 2010. Denne studien ble godkjent av Institutional Review Board i Kina Universitetssykehus og skriftlig informert samtykke ble innhentet fra alle pasienter.
SNP Utvalg og Genotyping
SNP valget er blitt beskrevet tidligere [5]. Kort fortalt, bestemt vi den genetiske strukturen til
APC Hotell og
CTNNB1
ved hjelp offentlig tilgjengelige genotype data fra HapMap konsortiet [6]. Ifølge HapMap CHB (Han-kinesere i Beijing, Kina) befolkningsdata, totalt 78 SNPs og 36 SNPs med en mindre allel frekvens (MAF) 0,10 vart 20 kb av 5 «oppstrøms og 10 kb av 3» nedstrøms av
APC Hotell og
CTNNB1
gener, henholdsvis (kromosom 5:112081483- 112219834 for
APC
, kromosom 3:41196016- 41266938 for
CTNNB1
) . Bruke Tagger algoritmen [7] implementert i HaploView programmet [8] og tette genotyping data fra HapMap CHB befolkningen, identifiserte vi 7 og 5 koblingsulikevekt tSNPs å fange umålte genetiske variasjoner med
r
2 større enn 0,8 i
APC Hotell og
CTNNB1
hhv.
Genomisk DNA ble ekstrahert fra perifert blod ved hjelp av QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA, USA ) og lagret ved -80 ° C til tidspunktet for undersøkelsen. Genotyping ble utført som beskrevet tidligere [9] med Sequenom iPLEX matrise-assistert laser desorpsjon /ionisering-time of flight (MALDI-TOF) massespektrometri teknologi ved Nasjonalt senter for Genome Medicine, Academia Sinica, Taiwan. Den gjennomsnittlige genotype takst for disse SNPs var 98,9%. Enhver SNP som ikke er i samsvar med Hardy-Weinberg likevekt (
P
0,001) ble fjernet (n = 2). Dermed ble totalt 10 tSNPs inkludert for videre statistiske analyser.
Statistical Analysis
Pasient clinicopathologic egenskaper ble oppsummert som antall og prosentandel av pasienter eller median og interkvartilt område (IQR) av verdier. Alder ble dikotomisert ved medianverdien innenfor kohort. Carcinoembryonic antigen (CEA) nivået ble dikotomisert ved 5 ug /l på grunn av dens korrelasjon med en økende trinn av kolorektal kreft [10]. De sammenslutninger av 10 individuelle SNPs og kliniske karakteristika med fjernmetastaser og total overlevelse ble vurdert ved hjelp av Kaplan-Meier analyse med log-rank test. Høyere ordre SNP-SNP interaksjoner ble evaluert ved hjelp av overlevelses treet analyse av STREE programvare (https://c2s2.yale.edu/software/stree/), som bruker rekursiv partisjone å identifisere subgrupper av personer med tilsvarende risiko for død [11]. Trestrukturen starter med roten som omfatter alle studiepopulasjonen, og bruker log-rank statistikken for å velge optimal splitt som klassifiseres pasientene inn i lave og høye risikogruppene. Den rekursive prosedyren fortsetter å produsere etterfølgende grupper som er mer homogen enn den opprinnelige gruppen. Den endelige modellen er en trestruktur med mange binære splittelse, og hver terminal representerer en undergruppe av pasienter med ulik risiko for død basert på forskjellige genotype kombinasjoner. Kaplan-Meier-analysen med log-rank test ble så brukt til å beregne overlevelse mellom hver av de ende undergrupper. Multivariate analyser for å bestemme den gjensidige avhengighet av genotyper og andre kjente prognostiske faktorer, slik som alder ved diagnose, kjønn, CEA-nivåer, tumor differensiering, scene, lymphovascular invasjon, perinevral invasjon, og spredning til lymfeknuter, ble utført ved anvendelse av Cox regresjonsmodell . Statistiske Package for Social Sciences programvareversjon 19.0.0 (IBM, Armonk, NY) ble brukt til andre statistiske analyser. En tosidig
P
verdien av 0,05 ble ansett som statistisk signifikant
Resultater
De demografiske data for pasienter med kolorektal kreft er presentert i tabell 1. Under median. oppfølging av 54,5 måneder, 30 pasienter utviklet fjernmetastaser og 2-års fjernmetastaser-overlevelse var 87,1%. Ninety-to pasienter døde etter en median oppfølgingstid på 50,0 måneder og 5 års samlet overlevelse var 68,3%. Kliniske variabler signifikant assosiert med både fjernmetastaser og total overlevelse inkludert tumor differensiering, scene, lymphovascular invasjon, og spredning til lymfeknuter. Alder ble bare forbundet med fjernmetastaser overlevelse, og kjønn, CEA nivåer, og perinevral invasjonen ble bare forbundet med total overlevelse.
Totalt 10 tSNPs innenfor
APC Hotell og
CTNNB1
ble analysert. Vi vurderte foreningen av hver enkelt SNP med overlevelse status etter dominerende, recessive og additive modeller ved hjelp av log-rank test (tabell S1). Vi observerte ikke nevneverdig sammenslutning av tSNPs i Wnt pathway gener med metastase overlevelse, total overlevelse, og kliniske kjennetegn er oppført i tabell 1 (data ikke vist). Derfor har vi ytterligere utforsket høyere ordens SNP-SNP interaksjoner å vurdere om samspillet mellom disse tSNPs kunne bestemme kliniske resultater. Survival treet analyse identifisert høyere ordens genetiske interaksjoner mellom
APC
rs565453,
CTNNB1
2.293.303, og
APC
rs1816769, og den endelige trestrukturen identifisert fire terminal undergrupper med lav-, middels og høy risiko for død i henhold til Kaplan-Meier analyse (figur 1A). Siden undergrupper 1 og 6 hadde svært få tilfeller (16 og 33 pasienter, henholdsvis), og hadde lignende risiko, kombinert vi dem som lav-risikogruppe. Den lav-risiko genetiske profilen gruppen hadde en 5-års overlevelse rate på 89,2%. Til sammenligning var middels risikogruppe hadde en 5-års overlevelse rate på 66,1% og hasardratio (HR) var 3,25 [95% konfidensintervall (CI): 1,40 til 7,54,
P
= 0,006 Figur 1B og tabell 2]. Den høyrisikogruppen hadde en 5-års overlevelse rate på 58,8% og HR var 4,39 (95% KI: 1,82 til 10,6,
P
= 0,001). Imidlertid ble det ikke observert genetisk interaksjon for fjernmetastaser overlevelse.
(A) Survival tre analyse identifiserer samspillet mellom de tre polymorfismer. (B) Kaplan-Meier-kurver for total overlevelse basert på overlevelse treet analyse. Tallene i parentes angir antall pasienter.
Å vurdere prediktive effekten av genetisk interaksjon profilen utover de kliniske funksjoner for å påvirke total overlevelse, vi utført en multivariat analyse, justert for alder, kjønn, CEA nivåer, tumor differensiering, scene, lymphovascular invasjon, perinevral invasjon, og spredning til lymfeknuter. Etter kontroll for disse prediktorer, forble genetisk interaksjon betydelig. I forhold til lav risiko genetiske profil gruppe, middels risikogruppe presentert en 3,67 ganger økt risiko for død (justert HR: 3,67, 95% KI: 1,43 til 9,44,
P
= 0,007, Tabell 2), og høyrisikogruppen hadde en 4,57 ganger økt risiko for død (justert HR: 4,57, 95% KI: 1,73 til 12,1,
P
= 0,002). Disse dataene tyder på at den genetiske interaksjonsprofilen blant Wnt pathway SNPs kan være et uavhengig utfallet prediktor for tykktarmskreft.
Diskusjoner
Denne studien evaluerte den prognostiske betydningen av vanlige genetiske varianter i Wnt /APC /CTNNB1 pathway gener på overlevelse i pasienter med kolorektal kreft. En høyere ordens genetisk interaksjon profil bestående av
APC
rs565453,
CTNNB1
2.293.303, og
APC
rs1816769 var assosiert med total overlevelse. Spesielt forholdet mellom den genetiske interaksjonsprofilen og overlevelse vedvarte til tross for å kontrollere for kjente kliniske prognostiske faktorer.
APC er generelt ansett som en viktig del av Wnt signalveien, og dens primære funksjon som tumor suppressor antas å være dens evne til å regulere negativt Wnt pathway. rs565453 ligger i 3 «nedstrøms for
APC
genet, og er spådd å endre en antatt transkripsjonsfaktor bindingssete for Oct1 transkripsjonsfaktor, i henhold til prediksjon av SNP Funksjon Portal [12]. Oct1 ekspresjon økes i flere humane kreftformer og har vært foreslått å være assosiert med utbrudd eller progresjon av kreft, eller med motstanden av tumorceller for strålebehandling eller kjemoterapi [13]. Selv
APC
rs1816769 i intron 4 har ingen spådd funksjon, finner den i en antatt pattedyr transposable element, L1MC4a. De transposable elementer i det humane genom som er tidligere ansett som ufarlig, men nå kjent for å ha innvirkning på genekspresjon via modifikasjon av transkriptet kvalitet eller kvantitet, transkripsjonelle forstyrrelser, eller ved bekjempelse av trasé som påvirker mRNA livssyklusen [14]. CTNNB1 er ikke bare en nøkkel atom effektor av Wnt signalisering i kjernen, men også en strukturell komponent av cadherin-baserte adherens veikryss. Ubalanse i de strukturelle og signaleringsegenskapene til CTNNB1 resulterer ofte i deregulert vekst forbundet med kreft og metastase [15].
CTNNB1
rs2293303 er et synonymt koding SNP, men risikoen allelet, T, er spådd å forstyrre en antatt exonic spleising enhancer motiv lydhør for det menneskelige SR protein SF2 /ASF. Derfor er det sannsynlig at disse SNPs kunne påvirke APC /CTNNB1 skjøting og ekspresjon ved å endre konsensus spleisesetesekvenser, de transposable elementer, og transkripsjonsfaktorbindingsseter. Videre fin-kartlegging og funksjonelle analyser er nødvendig for å identifisere potensielle årsaks SNPs og å forstå rollene til APC /CTNNB1 i kolorektal kreft progresjon.
I sammendraget, kan dette være den første studien som systematisk evaluere bruken av tSNPs i
APC Hotell og
CTNNB1
gener å forutsi utfall i pasienter med kolorektal kreft. Vi fant at en høyere orden genetisk interaksjon profil blant Wnt pathway SNPs ble assosiert med total overlevelse, selv etter justering for kliniske prediktorer for utfall. Resultatene som presenteres her, er begrenset ved å analysere lite antall pasienter. I tillegg kan våre homogen kinesiske Han befolkning gjør våre funn mindre generaliseres til andre etniske grupper. Uavhengige eksterne studier er nødvendig for å validere våre funn. Hvis validert, kan disse biomarkører være verdifullt å lette individualisert behandling beslutninger.
Takk
Vi takker National Genotyping Center of National Research Program for Genomisk Medicine, National Science Council, Taiwan, for deres tekniske support .
Hjelpemiddel Informasjon
Tabell S1.
genotypet polymorfismer og
P
verdier av deres tilknytning til fjernmetastaser overlevelse og total overlevelse.
doi: 10,1371 /journal.pone.0056196.s001 plakater (DOC)
