PLoS ONE: mitokondrie-DNA haplogroup Analyse afslører ingen sammenhæng mellem den fælles Genetiske slægter og prostatakræft i den koreanske Befolkning

Abstrakt

mitokondrie-DNA (mtDNA) variation er for nylig blevet foreslået at have en forening med forskellige kræftformer, herunder prostata kræftrisiko, i humane populationer. Da mtDNA er haploide og mangler rekombination, specifikke mutationer i mtDNA genomet forbundet med humane sygdomme opstår og forbliver især genetiske baggrunde benævnt haplogruppe. For at vurdere mulige bidrag af mtDNA haplogroup-specifikke mutationer til forekomsten af ​​prostatakræft, har vi derfor foretaget en populationsbaseret studie af en prostatakræft sager og tilsvarende kontroller fra den koreanske befolkning. blev ikke observeret nogen statistisk signifikant forskel i fordelingen af ​​mtDNA haplogroup frekvenser mellem case og kontrolgrupper af koreanerne. Således er vores data indebærer, at bestemte mtDNA mutationer /slægter syntes ikke at have en væsentlig indvirkning på en disposition til prostatakræft i den koreanske befolkning, selv om større stikprøvestørrelser er nødvendige for at validere vores resultater

Henvisning:. Kim W, Yoo TK, Shin DJ, Rho HW, Jin HJ, Kim eT, et al. (2008) mitokondrie-DNA haplogroup Analyse afslører ingen sammenhæng mellem den fælles Genetiske slægter og prostatakræft i den koreanske Befolkning. PLoS ONE 3 (5): e2211. doi: 10,1371 /journal.pone.0002211

Redaktør: Philip Awadalla, University of Montreal, Canada

Modtaget: Januar 21, 2008; Accepteret: April 8, 2008; Udgivet: 21. maj 2008

Copyright: © 2008 Kim 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

Finansiering:. WK er støttet af tilskud fra den koreanske Science and Engineering Foundation (KOSEF R01-2005-000-10534-0), Republikken Korea

konkurrerende interesser:.. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Prostatakræft er en af ​​de mest almindelige kræftformer og den anden hyppigste årsag til kræft dødelighed i kaukasiske mænd, men forekomsten varierer betydeligt mellem befolkningsgrupper [1]. Baseret på en nylig undersøgelse, en cirka 1,6 gange større forekomst af prostatacancer blev diagnosticeret, og en 2,4 gange større dødelighed rapporteret i afrikansk-amerikanske mænd i forhold til de europæiske-amerikanske mænd [2]. Desuden har de asiatiske befolkninger vist en generel tendens til stigende forekomst af kræft efter vedtagelsen vestligt livsstil, selv om forekomsten er stadig lavere i Asien end vestlige lande [3], [4]. Det fremgår, at flere variabler, herunder etnisk oprindelse, miljømæssige og genetiske faktorer sandsynligvis er knyttet til prostatakræft [5] – [8]

Mitokondrier har været impliceret i malignitet og kræft biologi, forklares ved deres afgørende rolle i. genereringen af ​​ATP og til regulering apoptose [9], [10]. Nylige undersøgelser tyder på, at mitokondriel DNA (mtDNA) mutationer kan spille en vigtig rolle i prostata carcinogenese. For eksempel, en transmitochondrial cybrid eksperiment viste, at de resulterende mutant cybrids syntes at generere tumorer, der var syv gange større end de vildtype cybrids, mens de vildtype cybrids knapt voksede i musene [7]. Jessie et al. [11] fandt, at det gennemsnitlige antal mtDNA deletioner i den maligne prostata af patienter steg med alderen. Desuden somatiske mtDNA mutationer, der forekommer godt før ændringer i væv histopatologi indikative for prostatacancer er særdeles informativ om onkogenese af sygdommen [12].

Da mtDNA er haploid og mangler rekombination, specifikke mutationer i mtDNA genom fører til humane sygdomme opstår især genetiske baggrunde benævnt haplogruppe [13]. Befolkningsgrupper normalt bære flere mtDNA haplogruppe defineret af unikke sæt af mtDNA polymorfier, afspejler mutationer akkumuleret ved en diskret maternal afstamning [14], [15], men sættene og deres frekvenser varierer mellem befolkningsgrupper. Således har haplogroup associationsstudier blevet anvendt til at vurdere rollen af ​​mtDNA-varianter i forskellige komplekse sygdomme. For nylig Booker et al. [8] bemærkede, at arv af mtDNA haplogroup U var forbundet med en ca. 2 gange øget risiko for prostatakræft og 2,5 gange øget risiko for nyrekræft i nordamerikanske personer med europæisk afstamning. En sådan konstatering skal undersøges i en uafhængig befolkning at afgøre, om kan også påvises en kausal rolle mtDNA haplogruppe i kræft andre steder, for eksempel i de forskellige moderlige slægter i Østasien.

For at vurdere mulige bidrag mtDNA haplogroup-specifikke mutationer til forekomsten af ​​prostatakræft, har vi derfor undersøgt sammenhængen mellem fælles mtDNA slægter og en disposition til kræft i den koreanske befolkning ved at undersøge 139 prostata kræfttilfælde og 122 tilsvarende kontroller.

Metoder

patienter og kontroller

Vi analyserede i alt 139 koreanske prostata kræftpatienter, der blev rekrutteret til undersøgelsen fra urologi afdeling af Eulji University School of Medicine i Seoul og Daejeon, Korea. DNA-prøverne indeholdt delmængder af de undersøgte af Kim et al prøver. [16]. Histologisk klassifikation af prostatakræft blev bestemt i henhold til World Health Organization (WHO) anbefalinger og Gleason mønster (tabel 1). Prostatacancer vævsprøver fra alle patienterne blev indsamlet fra frosne prøver. Desuden i alt 122 koreanske mænd, der var blevet diagnosticeret som fri for prostatakræft ved Eulji Universitetshospital i Seoul og Daejeon, Sydkorea blev rekrutteret som normale kontroller. Disse emner blev udvalgt tilfældigt (og derfor sandsynligvis være relateret) fra det samme geografiske område som sagerne. Denne undersøgelse blev godkendt af den etiske komité og institutionelle anmeldelse bestyrelser Eulji Medical Center i Eulji University School of Medicine i Seoul, og separat skriftligt informeret samtykke blev opnået for screening og for tilmelding fra alle deltagere.

DNA-ekstraktion og genotype

Genomisk DNA for patienter og kontrolpersoner blev udvundet fra perifert blod leukocytter bruger standard-protokol [17]. Screening for mtDNA haplogruppe D, D4a, D4b, D4, G, M7, M7a, M7b, M8, M8a, M, N, N9, Y, A, B og F i koreanerne (tabel 2) blev udført ved anvendelse af multiplex amplificeret produkt polymorfisme (APLP) metoden [18]. Hver PCR-reaktion blev udført i et totalt volumen på 20 pi indeholdende 25 ng genomisk DNA, 0,2 mM dNTP’er, 1,5 mM MgCl

2, 1 × PCR-buffer (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA), 1,0 U AmpliTaq guld ™ DNA polymerase (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) og passende koncentration af primere. Primere og koncentrationer blev beskrevet i Umetsu et al. [18]. PCR-amplifikation blev udført ved anvendelse af et GeneAmp® PCR-system 9700 termisk cykliseringsapparat (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA) under betingelserne: 95 ° C i 15 min, 32 cyklusser af 94 ° C i 10 sek, 52 ° C i 10 sek, 72 ° C 5 sek, og en endelig forlængelse ved 72 ° C i 3 minutter. Bånd-mønstrene af allelerne blev vurderet på 10% native PAGE geler og visualiseret ved sølvfarvning. Haplogruppe D5, G2, C, B5 og F1 (tabel 2) blev bestemt ved PCR-RFLP-metoden [19]. De resulterende restriktionsfragmenter blev adskilt ved elektroforese i 1,5% QA-Agarose ™ agarose (Q-biogene, OH, USA) geler, visualiseret ved ethidiumbromidfarvning. Nomenklaturen af ​​mtDNA haplogruppe fulgte tidligere rapporter [20], [21]. Alle prøver blev klassificeret på grundlag af de kriterier, der er vist i tabel 2.

Data-analyser

mitokondrie-DNA haplogroup frekvenser blev beregnet ved at tælle fra de observerede fænotyper. For at teste for betydelig befolkning differentiering mellem alle par af prøver for prostata sager og kontrolgrupperne, brugte vi en Exact Test implementeret i Arlequin pakken version 2.0 [22]. Signifikansniveauet af testen blev påført med en sandsynlighed på 0,05 som cutoff point. Derudover blev en test af proportioner og odds ratio (OR) med 95% konfidensintervaller (CI), og en Fishers eksakte test på en 2 x 2 tabel beregnet under anvendelse af statistiske software program (https://www.quantitativeskills.com /Sisa /).

Resultater og diskussion

Vi analyserede 22 mtDNA haplogruppe hjælp APLP og PCR-RFLP metoder i kræft og kontrolprøver, hvoraf de fleste er det fælles sæt af haplogruppe i øst Asien. Den haplogroup-baserede fylogenetisk analyse bruges her forbedrer mtDNA database kvalitet, hvilket minimerer støj, der vil kunne hindre fortolkning af variationen i vores prøver [23]. Hyppighedsfordeling af forekomsten af ​​mtDNA haplogruppe og subhaplogroups i koreanerne er anført i figur 1. Den koreanske befolkning adspurgte her er kendetegnet ved en høj frekvens af haplogroup D4 slægter (og dens sublineages) i begge grupper af prostatacancerpatienter (28,8%) og normale kontroller (27,9%) (figur 1). I alt således mtDNA haplogruppe D og deres subhaplogroups (D4A, D4b, D4, og D5) viste sig at være de mest udbredte maternelle slægter i begge prøver fra patienter med prostatacancer (36,0%) og normale kontroller (36,9%), og er udbredt i nordøst Asien. Desuden sydøstasiatiske-fremherskende mtDNA slægter af (sub) haplogruppe B, M7, og F er også fundet på moderate frekvenser i befolkningen. Dette resultat er i overensstemmelse med tidligere mtDNA og Y-kromosomale DNA undersøgelser, der viser, at koreanerne har slægter fra både de sydlige og nordlige haplogroup komplekser af øst Asien [20],.

sparsommelige træ på toppen viser udviklingsmæssige forhold på 22 haplogruppe; kapital brev-talkoder betegne haplogruppe, alle mutationer er angivet med de substituerede nukleotider efter nummeret.

aProstate kræft;

BNORMAL kontrol; Præcis test

P Drømmeholdet værdi (S.E.) = 0,6064 ± (0,0374).

haplogroup U, rapporteret af Booker et al. [8] til at være overrepræsenteret i patienter med prostatacancer i nordamerikanske individer, var fraværende fra vores stikprøve, hvilket gjorde det umuligt at vurdere sammenhængen mellem denne slægt og kræfttilfælde. Baseret på vores resultat, var der ingen statistisk signifikante forskelle i fordelingen af ​​mtDNA haplogroup frekvenser mellem alle par af prøver til case og kontrolgrupper (Figur 1). Derudover blev hver haplogroup først testet separat og derefter fylogenetisk-kombinerede haplogruppe blev testet under anvendelse OR og deres 95% CI, og en Fishers eksakte test (tabel 3). Vi fandt ingen sammenhæng mellem kræft og grupperne for hver haplogroup kontrol. Når man sammenligner fordelingen af ​​fylogenetisk-kombineret haplogruppe hos patienter som i kontrolgruppen var der igen ingen signifikante forskelle mellem kræft grupper og fordelingen for haplogruppe D, G, M7, M8, N9, B, og F (tabel 3 kontrol ). Således er vores data indebærer, at bestemte mtDNA mutationer /slægter syntes ikke at have en væsentlig indvirkning på en disposition til prostatakræft i den koreanske befolkning. Dog kan prøven størrelsen af ​​denne undersøgelse ikke giver tilstrækkelig strøm til at opdage foreninger med det store antal af haplogruppe stede i prøven (figur 1). Således yderligere undersøgelser med større stikprøvestørrelser er nødvendige for at validere vores resultater, fordi selv association med temmelig fælles haplogruppe og store effekter kan blive savnet med de begrænsede stikprøvestørrelser.

For nylig, Kim et al. [16] også fundet nogen sammenhæng mellem Y-kromosom haplogruppe og den relative risiko for prostatacancer, hvilket står i modsætning til tidligere resultater i den japanske-amerikanske befolkning [25]. Nukleare genmutationer har også været forbundet med mitochondriske sygdomme, fordi de fleste proteiner involveret i mtDNA vedligeholdelse er nuklear-kodet [15]. Således yderligere værker på gen lidelser nukleare, der bidrager til udbrud af de mitokondrie sygdomme skal undersøges for en bedre forståelse af patogenesen af ​​sygdommen.

Alder og familiens historie er vigtige risikofaktorer for prostatakræft, sammen med geografiske oprindelse [26]. Vi kan ikke udelukke muligheden af ​​effekten af ​​aldersforskellen mellem case og kontrolprøver, da det ikke er klart, om nogle kontroller senere kan gå på at udvikle prostatakræft. Faktisk bør det bemærkes, at den gennemsnitlige alder af kontroller (59,6 ± 10,8) er mindre end den af ​​cancerpatienter (70,6 ± 8,3) (tabel 1). Ikke desto mindre forekommer sandsynligt at være små herom. Nye undersøgelser fra Asien (fx Japan, Singapore og Korea) har vist en generel tendens til en stigende forekomst af prostatakræft [3]. De skiftende demografi af prostatakræft i Asien kan bedre forklares af miljøfaktorer. Denne mulighed understøttes af den observation, at mange asiatiske lande kan miste deres beskyttende kostvaner og erhverve højrisiko-dem ved at vedtage vestligt livsstil [4], [16]. Det fører os til at konkludere, at flere variabler, herunder etnisk baggrund, miljømæssige og genetiske faktorer er sandsynligvis knyttet til prostatakræft.

Således yderligere undersøgelser af analyser af denne forening ved hjælp af yderligere genetiske markører og større diverse prøver kunne bidrage til at evaluere de fælles aktioner genetiske arveanlæg og miljøfaktorer for bedre forståelse af ætiologien af ​​prostatakræft.

tak

Vi vil gerne takke alle DNA donorer for at gøre denne undersøgelse muligt. En særlig tak til alle de urologer og patologer i Eulji Medical Center i Eulji Universitetshospital. Kommentarer og diskussion om dette manuskript af Chris Tyler-Smith (The Wellcome Trust), blev også i høj grad værdsat.