PLoS ONE: associering mellem Varianter i Atopi-Related Immunologiske kandidatgener og kræft i bugspytkirtlen Risk

Abstrakt

Baggrund

Mange epidemiologiske undersøgelser rapporterer, at atopiske sygdomme som allergi er forbundet med reduceret bugspytkirtel kræft risiko. Årsagen til dette forhold er endnu ikke forstået. Dette er den første undersøgelse, der omfattende vurdere sammenhængen mellem varianter i atopi-relaterede kandidatgener og kræft i bugspytkirtlen risiko.

Metoder

Et populationsbaseret case-kontrol undersøgelse af bugspytkirtlen kræfttilfælde diagnosticeret under 2011-2012 (via Ontario Cancer Registry), og kontroller rekrutteret ved hjælp af tilfældige tal opkald udnyttet DNA fra 179 tilfælde og 566 kontroller. Efter en udtømmende litteraturgennemgang, SNPs i 180 kandidatgener blev pre-screenet ved hjælp dbGaP bugspytkirtlen kræft GWAS data 147 SNPs i 56 allergi-relaterede immunologiske gener blev lagret, og genotypet. Logistisk regression blev anvendt til at estimere alder-justerede odds ratio (AOR) for hver variant og falsk opdagelse sats blev brugt til at justere Wald p-værdier for multipel testning. Efterfølgende blev en risiko allel score afledt baseret på statistisk signifikante varianter.

Resultater

18 SNPs i 14 kandidatgener (

EFSR2

,

DENND1B

,

DPP10

,

FLG

,

IL13

,

IL13RA2

,

LRP1B

,

NOD1

,

NPSR1

,

ORMDL3

,

AURORA

,

STAT4

,

TLR6

,

TRA

) var signifikant associeret med bugspytkirtlen kræftrisiko. Efter justering for multiple sammenligninger, to

LRP1B

SNPs forblev statistisk signifikant; for eksempel,

LRP1B

rs1449477 (AA vs CC: AOR = 0,37, 95% CI: 0,22-0,62; p (korrigeret) = 0,04). Endvidere blev risikoen allel score forbundet med en betydelig reduktion i risikoen bugspytkirtel kræft (p = 0,0007).

Konklusioner

Foreløbige resultater tyder på visse atopi-relaterede varianter kan være forbundet med risiko bugspytkirtel kræft . Yderligere undersøgelser er nødvendige for at gentage dette, og for at belyse biologien bag voksende mængde epidemiologiske beviser tyder allergi kan reducere kræft i bugspytkirtlen risiko

Henvisning:. Cotterchio M, Lowcock E, Bider-Canfield Z, Lemire M, Greenwood C, Gallinger S, et al. (2015) associering mellem Varianter i Atopi-Related Immunologiske kandidatgener og kræft i bugspytkirtlen Risk. PLoS ONE 10 (5): e0125273. doi: 10,1371 /journal.pone.0125273

Academic Redaktør: Jeffrey S. Chang, National Health Research Institutes, TAIWAN

Modtaget: Januar 21, 2015; Accepteret: 22 Marts 2015; Udgivet: 6. maj 2015

Copyright: © 2015 Cotterchio et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Data er tilgængelige fra Ontario Pancreas Cancer Study og Ontario Cancer Risk Factor Study; dog adgangsbegrænsninger (dataoverførsel aftale kræves af Cancer Care Ontario, og REB godkendelse kræves af UofT REB) anvende og forfattere Steven Gallinger og Michelle Cotterchio kan kontaktes for eventuelle anmodninger på [email protected] og michelle.cotterchio@cancercare. on.ca.

Finansiering: Dette arbejde blev støttet af de canadiske Institutes of Health Research [tilskud # MOP-106.631 til MC] (https://www.cihr-irsc.gc.ca); og National Institutes of Health [RO1 CA97075 til S. G., som en del af PACGENE konsortium] (https://www.nih.gov). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

kræft i bugspytkirtlen er normalt dødelig, med færre end 10% af tilfældene overlever fem år [1]. Mens dens ætiologi ikke er godt forstået, rygning [2,3], pancreatitis [4,5], fedme [6] og familie historie af bugspytkirtelkræft [7] er veletableret bugspytkirtelkræft risikofaktorer, sammen med den nyligt identificerede ABO blodtype [8,9]. Der er en voksende mængde af beviser, herunder meta- og poolede-analyser, der tyder på atopiske sygdomme som allergi og høfeber, er forbundet med reduceret bugspytkirtelkræft risiko [10-13]. Mens der ikke er accepteret forståelse af, hvordan allergier kan reducere pancreascancer risiko, er blevet foreslået forbedret cancer immunovervågning [10]. I lyset af sammenhængen mellem atopi og bugspytkirtel kræft risiko [10-13], og den kendte nedarvede komponent til både atopiske betingelser [14], og bugspytkirtelkræft [7], er det muligt disse to sygdomme kan dele en fælles genetisk link, og evaluering af sammenhængen mellem atopi-relaterede immunologiske genetiske varianter og kræft i bugspytkirtlen risiko er berettiget.

Vi undersøgte sammenhængen mellem kræft i bugspytkirtlen risiko og et omfattende udvalg af varianter i atopi-relaterede immunologiske kandidatgener for at hjælpe til bedre at forstå den observerede sammenhæng mellem allergi og bugspytkirtel kræftrisiko, og at afgøre, om det kan forklares ved fælles genetiske faktorer.

Materialer og metoder

Et populationsbaseret case-kontrol undersøgelse blev udført for at undersøge sammenhængen mellem varianter i atopi gener og kræft i bugspytkirtlen risiko. Etik godkendelse blev opnået fra de lokale forskning etik bestyrelser (REB) (Mount Sinai Hospital Reb, Toronto, Canada og University of Toronto REB, Toronto, Canada). Skriftligt informeret samtykke blev opnået for indsamling af biologiske prøver, og hver deltager havde frihed til at falde eller træde tilbage fra denne undersøgelse på ethvert givet tidspunkt.

Rekruttering af bugspytkirtelkræft Cases og kontroller

Kræft i bugspytkirtlen sager seneste deltagere i Ontario pancreas Cancer Study, som identificerede sager gennem Ontario Cancerregisteret. Som tidligere beskrevet [13], Ontario Pancreas Cancer Study rekrutteret beboere i Ontario, Canada med en patologi rapport bekræftede adenocarcinom i bugspytkirtlen, eller adenokarcinom metastaser (bekræftet som bugspytkirtelkræft ved at behandle læge). Sager diagnosticeret mellem februar 2011 og august 2012, er berettiget til den aktuelle undersøgelse, og de 1095 bugspytkirtlen kræfttilfælde identificeret, 327 (30%) var afdøde eller ikke-støtteberettigede, og 130 (12%) kunne ikke kontaktes. Af de 638 sager, der blev sendt en undersøgelse pakke (med samtykke formularer, 4 spørgeskemaer, blodtapning formular, blod kit), 248 (39%) gav en prøve blod eller spyt (for DNA-ekstraktion) i tillæg til spørgeskemaer, mens 375 afsluttet kun spørgeskemaer. Sager tog en blod-kit til en medicinsk laboratorium for deres blod uafgjort, og i nogle tilfælde hjem blod tegner blev arrangeret. Sager, der foretrak at give et spytprøve blev sendt en Oragene DNA Self Collection Kit (DNA Genotek, Kanata, ON), herunder instruktioner, samtykkeerklæring og en forudbetalt svarkuvert. Deltagerne var i alderen fra 30-88 år.

Kontrol med bopæl i Ontario blev rekrutteret i løbet af 2011 ved hjælp af en modificeret tilfældig cifret opkald procedurer og hyppighed tilpasset til den forventede tilfælde fordeling af køn og 5-års aldersgrupper (tidligere beskrevet [13]). Af de 1734 kontroller som indvilligede i at deltage og blev sendt studie pakker, 1285 (74%) returnerede spørgeskemaet og blod /spyt formularen. Emner, der valgte at give en spytprøve blev sendt en Oragene DNA Self Collection Kit (DNA Genotek, Kanata, ON) (med instruktioner, samtykke formularer, og en forudbetalt svarkuvert). Emner, der valgte at give en blodprøve blev sendt en blod kit, som de tog til et laboratorium under kontrakt med studiet for deres blod uafgjort. Mens 1285 kontroller udfyldte spørgeskemaer, kun 608 (47%) gav en blodprøve på et laboratorium eller sendt tilbage en spytprøve (for DNA-ekstraktion).

DNA-ekstraktion blev udført på Biospecimen Repository på Mount Sinai Hospital ( Toronto, Canada). DNA-ekstraktion fra blod blev udført under anvendelse af MaXtract procedure (Qiagen, Valencia, CA), og DNA fra spyt blev ekstraheret under anvendelse af de Oragene kit metoder (DNA Genotek, Kanata, ON). Alle ekstraherede DNA blev opbevaret ved 4 ° C.

Atopi-Related Immunologisk Kandidat Gene og SNP Selection

I første omgang 183 atopi-relaterede immunologiske kandidatgener blev identificeret gennem en omfattende litteraturgennemgang af genetik af atopiske sygdomme, herunder mange observationelle undersøgelser, der vurderer sammenhængen mellem genetiske varianter og allergi /atopi risiko, og mange genom-dækkende forening undersøgelser (GWAS) af atopi-relaterede træk, plus flere kræft undersøgelser, der vurderede immunologiske varianter, og et par artikler om patofysiologi atopi (anført i S1 tabel). For at indsnævre denne liste over ~ 180 kandidatgener og vælg enkelt nukleotid polymorfier (SNP) til genotypebestemmelse blev følgende screening foretaget. GWAS datasæt fra kræft i bugspytkirtlen Kohorte og Case-Control Consortium (PanScan) blev hentet fra databasen af ​​genotyper og fænotyper (dbGaP) via National Institute of Health hjemmeside (phs000206.v3.p2) [15-18]. Alle SNPs på Illumina HumanHap550v3.0 array (bruges i PanScan), der mærkede nogen af ​​vores ~ 180 a priori kandidatgener blev identificeret [SNPs inden gener af interesse (+/- 1 kb) eller SNPs i høj koblingsuligevægt (LD) ( R

2 0,8)]. Plink v.1.07 [19], hele genomet analyse værktøjssæt, blev anvendt til at estimere sammenhængen mellem kræft i bugspytkirtlen risiko og hver tagging SNP. SNP’er blev sorteret efter stigende størrelsesorden af ​​p-værdi. De væsentligste SNPs (P 0,01) blev valgt (bevares) til genotypning uanset mindre allel homozygot frekvens som rapporteret i HapMap CEU befolkning. SNPs med P 0,01 blev ikke udvalgt til genotypebestemmelse hvis den mindre allel homozygote frekvens var 5%. I tilfælde, hvor SNPs var i høj LD (R2 0,8), kun de mest betydningsfulde SNPs blev bevaret. De første 183 gener blev reduceret ned til 59 gener. I alt blev 152 SNP’er i 59 immunologiske kandidatgener udvalgt til at være i den endelige liste for genotypning af den nuværende undersøgelse (anført i S2 tabel).

DNA Genotypning

Genotypning af DNA fra Ontario sager og kontroller for de valgte SNP’er (i 59 gener) blev foretaget af Klinisk Genomics Center på Mount Sinai Hospital (Toronto, Canada) ved hjælp af MassARRAY IPLEX Sequenom Platform (Sequenom, San Diego, CA). Sequenom assay design software blev anvendt til at designe reaktions- paneler til genotype de valgte SNPs. Softwaren kunne ikke identificere unikke optimale primer bindingssteder for 7 af de 152 SNPs valgt, og vi identificerede alternative SNPs i høj LD (R

2 0,85) for 2 af disse 7 SNPs. Derfor blev 147 SNP’er i 56 gener indgår i den endelige reaktion paneler til genotypebestemmelse. Der var 10 negative kontroller og 10 replikater indgår i reaktionen plader. Den genotype succesrate var 99%. Call satser var 90% i 16 SNPs, derfor statistiske data analyser blev begrænset til 131 SNPs. Af de 852 prøver, 12 mislykkedes genotypebestemmelse (fx 60% af SNP’er blev genotypebestemt med held). I alt genotype data for 238 tilfælde og 602 kontroller var til rådighed for statistisk dataanalyse

genotyper blev vurderet for betydelig afvigelse fra Hardy-Weinberg ligevægt ved hjælp af Online Encyclopedia for genetisk epidemiologi studerer lommeregner [20].; SNP rs3126085 i

FLG

gen (og 4 andre ikke-signifikant SNPs) viste sig at afvige fra Hardy-Weinberg ligevægt (p = 0,01 signifikansniveau).

Statistisk analyse

på grund af bekymringer confounding ved etnicitet, vi begrænset alle analyser til hvide personer (resultater for ikke-hvide (n = 74) præsenteres ikke på grund af lille stikprøve). Der var 179 hvide sager (95 kvindelige, 84 mandlige) og 566 hvide kontroller (278 kvindelige, 288 mænd) med genotype DNA, omfatter datasættet anvendes til dette papir. Odds ratio (OR), aldersgruppe justerede odds ratio (AORs) og 95% konfidensintervaller (CI) blev anslået ved hjælp af logistisk regression. Sjældne homozygote og heterozygote genotyper blev kombineret, når mindre allel homozygote havde 5% prævalens blandt kontroller og periferi var i samme retning. P-værdier (Wald test) og p-værdier korrigeret for multiple sammenligninger blev begge beregnet; falsk opdagelse sats blev brugt til at justere for flere sammenligninger [21]. Analyser var begrænset til kvinder for de 8 SNPs i 2 gener på X-kromosomet. En risiko allelen score blev udledt som summen af ​​samlede antal allel tæller risiko for hver af de 17 statistisk signifikante SNPs for hver person (X-kromosom SNP blev udelukket). Hver SNP blev scoret som 0 eller 1 (1 fik individer, der bærer 1 eller 2 kopier af den beskyttende allel), og dette blev opsummeret i alle 17 SNPs at skabe risiko allelen score. Alle analyser blev udført ved hjælp af SAS-version 9.2 (SAS Institute Inc.).

Resultater

Tabel 1 viser statistisk signifikant sammenhæng mellem varianter i 14 atopi-relaterede immunologiske gener og bugspytkirtel kræftrisiko (hvor SNPs havde mindst én genotype, ved hvilken 95% CI ikke omfattede 1, eller p-værdien var mindre end 0,05). Disse 14 gener var: kolonistimulerende faktor 2 (

EFSR2

), Denn /MADD domæne 1B (

DENND1B

), dipeptidylpeptidase 10 (

DPP10

), filaggrin (

FLG

), interleukin 13 (

IL13

), interleukin 13 receptor alpha 2 (

IL13RA2

), low density lipoprotein receptor-relateret protein 1B (

LRP1B

), nukleotid-bindende oligomeriseringsdomænet 1 (

NOD1

), neuropeptid S receptor 1 (

NPSR1

), ORM1-lignende 3 (

ORMDL3

), RAR- relaterede orphan receptor A (

AURORA

), signal transducer og aktivator af transkription 4 (

STAT4

), toll-like receptor 6 (

TLR6

), og T-celle receptor alpha (

TRA

). Alle andre kandidat genvarianter blev ikke fundet at være statistisk signifikant associeret med bugspytkirtlen kræftrisiko (den komplette liste af vurderede varianter er anført i S2 tabel). Atten SNPs i 14 gener var signifikant forbundet med risiko bugspytkirtel kræft:

EFSR2

rs17674015 (CA vs AA: AOR = 0,58, 95% CI: 0,35-0,97),

DENND1B

rs16841842 (CA /AA vs CC: AOR = 1,43, 95% CI: 1,02-2,02),

DPP10

rs998429 (CC vs AA: AOR = 1,96, 95% CI: 1,08-3,56),

FLG

rs3126085 (AG /AA vs. GG: AOR = 1,50, 95% CI: 1,03-2,18),

IL13

rs20541 (CT /TT vs. CC: AOR = 1,48, 95% CI: 1,04 -2,10),

LRP1B

rs1449477 (AA vs CC: AOR = 0,37, 95% CI: 0,22 til 0,62),

LRP1B

rs2029142 (AA vs GG: AOR = 2,46, 95 % CI: 1,49-4,05),

LRP1B

rs1882164 (AA vs CC: AOR = 0,51, 95% CI: 0,31-0,83),

LRP1B

rs2052910 (AA vs CC: AOR = 1,90, 95% CI: 1,07-3,36),

LRP1B

rs10496915 (CA /CC vs AA: AOR = 1,55, 95% CI: 1,08-2,22),

NOD1

rs2907749 ( GA vs AA: AOR = 0,6, 95% CI: 0,44-0,92),

NPSR1

rs1833090 (AA vs CC: AOR = 2,13, 95% CI: 1,12-4,03),

ORMDL3

rs7216389 (CC vs TT: AOR = 0,60, 95% CI: 0,38-0,97),

AURORA

rs12913421 (AA vs GG: AOR = 0,42, 95% CI: 0,19-0,92),

STAT4

rs6738544 (CA vs. CC: AOR = 1,75, 95% CI: 1,20-2,55),

TLR6

rs4833095 (CT vs TT: AOR = 1,56, 95% CI: 1.08- 2,25),

TRA

rs7146411 (AG vs. GG: AOR = 0,66, 95% CI: 0,45-0,99), og

IL13RA2

rs638376 på X-kromosomet (GG vs AA: AOR = 2,20, 95% CI = 1,04-4,67). Det er bemærkelsesværdigt, at følgende 11 SNP foreninger var i samme retning som findes i PanScan GWAS datasæt bruges i første omgang at screene for varianter at fastholde: rs3126085, rs10496915, rs1449477, rs2052910, rs1882164, rs2029142, rs7216389, rs12913421, rs6738544, rs4833095, rs998429

efter justering for flere sammenligninger anvender falske opdagelse sats, to SNPs i

LRP1B

gen (rs1449477 og rs2029142) forblev statistisk signifikant med justerede p-værdier. 0,05. (Disse to SNPs har en LD på 0,78, og det er lige under vores 0,8 cutoff for udelukkelse). Desuden blev risikoen allel score forbundet med en betydelig reduktion i risikoen bugspytkirtel kræft (score 14-15 vs. 7-13 (referent): AOR = 0,63, 95% CI: 0,43-0,93 og score 16-17 vs. 7- 13: AOR = 0,36, 95% CI: 0,21 til 0,62; p = 0,0007)

diskussion

der er en mangel på litteratur, som til at sammenligne vores resultater, da dette er den første undersøgelse. til omfattende vurdere sammenhængen mellem varianter i allergi-relaterede immunologisk kandidatgener og kræft i bugspytkirtlen risiko. Mens mange studier har undersøgt sammenhængen mellem en historie af allergi og bugspytkirtel kræft risiko har få evalueret varianter i allergi-relaterede gener og kræft i bugspytkirtlen risiko. I 2005 en meta-analyse af ti case-kontrol og fire kohortestudier rapporterede, at allergi, såsom høfeber, var forbundet med en statistisk signifikant reduktion i bugspytkirtelkræft risiko [10]. I 2014 Cotterchio et al. [13] rapporterede, at allergier, såsom høfeber, var forbundet med en signifikant reduktion i pancreas kræftrisiko, og dette var størst for dem, hvis hudpriktest var positiv for allergener. Disse resultater understøtter den voksende mængde af beviser tyder allergi er forbundet med reduceret bugspytkirtlen kræftrisiko.

En lille case-kontrol undersøgelse evaluerede sammenhængen mellem varianter i interleukin-4 (

IL-4

) og

IL-4-receptor

gener og kræft i bugspytkirtlen risiko, og ingen sammenhæng blev observeret [22]; selv om begrænsninger omfattede utilstrækkelig magt, og ingen andre gener der er relevante for allergier blev undersøgt. En nylig forløb-baseret analyse af poolede GWAS data, at T-hjælper (Th) immunrespons gener (Th1 /Th2), såsom transformerende vækstfaktor-beta receptor 2 (

TGFBR2

), kemokinligand 18 (

CCL18

), og

IL13RA2

, var forbundet med kræft i bugspytkirtlen risiko [23].

Vi fandt 18 SNPs i 14 atopi gener (

EFSR2

,

DENND1B

,

DPP10

,

FLG

,

IL13

,

IL13RA2

,

LRP1B

,

NOD1

,

NPSR1

,

ORMDL3

,

AURORA

,

STAT4

,

TLR6

,

TRA

) var signifikant forbundet med risiko bugspytkirtel kræft. Efter justering for multiple sammenligninger, to SNP’er i

LRP1B

gen forblev statistisk signifikant. Endvidere blev den afledte risiko allelen score signifikant associeret med reduceret bugspytkirtlen kræftrisiko.

LRP1B

(på kromosom 2) tilhører lav densitet lipoprotein receptor gen familie.

LRP1B

binder med flere ligander og er involveret i clearance af ligander, og også regulerer mange processer som lipid metabolisme, og stoftransport [24-27].

LRP1B

har været impliceret i antigen-præsentation og som en regulator af inflammation og progression i kræft, med inddragelse af LRP1-mangel makrofager (som revideret i reference [28]). Selv om de fleste af disse

LRP1B

funktioner er defineret i forskellige undersøgelser, er det interessant at se, at inflammation, en kerne proces med astma og kræft, er nu også genetisk forbundet med både astma [29] og bugspytkirtelkræft ( denne undersøgelse) på

LRP1B

locus. Det er også muligt, at den biologiske mekanisme er ansvarlig for foreningen, vi observeret mellem

LRP1B

og bugspytkirtel kræft risiko er relateret til immunsystemet. For eksempel er det blevet foreslået, at

LRP1B

kan være et tumorsuppressorgen impliceret i gastrisk cancer [24], og inaktivering af

LRP1B

kan forstærke kræft i skjoldbruskkirtlen vækst ved at modulere ekstracellulære miljø [ ,,,0],30]. Derudover en stor undersøgelse af somatiske kopi-nummer ændringer og menneskelige kræftformer identificeret

LRP1B

sletninger som en væsentlig konklusion [31].

Som konklusion, vores resultater tyder på en sammenhæng mellem flere atopi-relaterede gener og kræft i bugspytkirtlen risiko, og dette støtter noget muligheden for, at den reducerede kræft i bugspytkirtlen risiko forbundet med allergiske sygdomme kan delvis forklares ved fælles genetiske faktorer. Forståelse af sammenhængen mellem atopiske sygdomme og reduceret bugspytkirtel kræftrisiko er vigtig, og der er behov for yderligere forskning for at belyse biologien bag voksende mængde af epidemiologisk evidens tyder allergi kan reducere kræft i bugspytkirtlen risiko. Det er blevet foreslået, at når først forholdet mellem immunsystemet og pancreas cancer forstås bedre derefter stimulering af immunsystemet, kan antistof terapi og vacciner være mulige veje til at udforske for forebyggelse pancreas cancer. Desuden er større epidemiologiske undersøgelser er nødvendige for at kopiere vores resultater, og give magten til helt udelukke sammenhængen mellem kræft i bugspytkirtlen risiko og de hundredvis af andre immunologiske gener. Endelig er der behov for biologiske undersøgelser af de implicerede gener og deres respektive proteiner og veje til at forstå betydningen af ​​allergiske og immune processer i udviklingen af ​​bugspytkirtelkræft.

Støtte Information

S1 Table. Immunologiske kandidatgener identificeret i litteraturen som indblandet i atopiske sygdomme som allergi og astma (n = 183 gener)

doi:. 10,1371 /journal.pone.0125273.s001

(DOCX)

S2 Table . Atopi-relaterede immunologiske kandidatgener /SNPs identificeret i litteraturen (se S1 tabel) og efterfølgende valgt (bevares) for genotypebestemmelse baseret på foreløbige GWAS resultater ved hjælp af bugspytkirtlen kræft dbGaP datasæt (n = 59 gener, 152 SNP’er)

doi.: 10,1371 /journal.pone.0125273.s002

(DOCX)

tak

forfatterne takker Ayelet Borgida for hendes engagement, som projektkoordinator, til Ontario Pancreas Cancer Study.