PLoS ONE: Forholdet mellem XRCC1 og XRCC3 Gene polymorfier og lungekræft Risiko i det nordøstlige Chinese

Abstrakt

Baggrund

Forekomsten af ​​lungekræft i Kina vil blive verdens højeste hvis de får lov til fortsætte uncurbed. For at udrede dens genetiske fundament, vi søgte at undersøge sammenhængen af ​​tre velkarakteriserede ikke-synonyme polymorfier i

XRCC1

(Arg194Trp og Arg399Gln) og

XRCC3

(Thr241Met) gener med risiko for lungekræft i det nordøstlige kinesisk.

Metodologi /vigtigste resultater

Denne undersøgelse blev hospital-baseret design, der omfatter 684 patienter med lungekræft og 604 kræft-fri kontrol. Genotypebestemmelse blev udført ved anvendelse af PCR-LDR (ligase påvisningsreaktioner) metode. Data blev analyseret ved R sprog og reduktion multifaktorproduktiviteten dimensionalitet (MDR) software. Single-locus analyse identificeret betydning i genotype fordelinger af polymorfi Arg194Trp (P = 0,002) og Arg399Gln (P = 0,017), og i allel fordelinger af Thr241Met (P = 0,005). Bærere af 399Gln /Gln genotype tillagt en 147% øget risiko i forhold til de ikke-bærere (odds ratio (OR): 2,47; 95% konfidensinterval (95% CI): 1,48-4,13; P 0,001). For Thr241Met, betydning varet under allel (OR = 1,63; 95% CI: 1,14-2,33; P = 0,005), additiv (OR = 1,64; 95% CI: 1,16-2,32; P = 0,005) og dominerende (OR = 1,67; 95% CI: 1,17-2,38; P = 0,004) modeller. Men fælles allel kombinationer var sammenlignelige i hyppighed mellem patienter og kontroller. I samspil analyse, den samlede bedste MDR model inkluderet Arg399Gln og Thr241Met polymorfier, med en maksimal test nøjagtighed på 63,18% og en maksimal krydsvalidering sammenhæng i 10 ud af 10 (P = 0,0175).

Konklusioner

Vores undersøgelse viste signifikant en uafhængig og synergistisk bidrag

XRCC1

Arg399Gln og

XRCC3

Thr241Met polymorfier til lungekræft modtagelighed i det nordøstlige kinesiske

Henvisning:. Guo S , Li X, Gao M, Li Y, Song B, Niu W (2013) Forholdet mellem

XRCC1

XRCC3

Gene polymorfier og lungekræft Risiko i det nordøstlige kinesisk. PLoS ONE 8 (2): e56213. doi: 10,1371 /journal.pone.0056213

Redaktør: Surinder K. Batra, USA

Modtaget: Juni 11, 2012; Accepteret: 10. januar, 2013; Udgivet: 8. februar, 2013 |

Copyright: © 2013 Guo 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:. Dette arbejde blev støttet af Shanghai Rising Star Program (11QA1405500), og National Natural Science Foundation of China (30.900.808). 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

det anslås, at Kina vil have verdens højeste forekomst af lungekræft, med dens dødelighed forventes at overstige en million i 2025, hvis lov til at fortsætte uncurbed [1]. Rygning og udsættelse for ioniserende stråling udgør de fælles incitamenter for lungekræft, og de er også betragtes som udløsende faktorer for DNA-skader. Konvergerende linjer af beviser tyder på, at kræft kan indledes af DNA-skader, som, hvis ikke repareret, kan forårsage fejl i DNA-syntese. Derfor individer med en arvelig værdiforringelse i DNA-reparation kapacitet er ofte ved forhøjet risiko for at udvikle kræft [2]. Mest DNA-skader kan fjernes ved DNA-reparationsenzymer, og deraf røntgen reparation cross-komplementerende protein 1 og 3 (XRCC1 og XRCC3) er opført som to lovende kandidater.

Både biologiske og biokemiske data indikerer en direkte rolle XRCC1 og XRCC3 i DNA-reparation. Specifikt kan XRCC1 stimulere DNA-kinase ved beskadiget DNA termini, og derved accelerere den samlede reparation reaktionen [3]. I humane fibroblaster, XRCC1, der interagerer med DNA-ligase III, viste sig at lokalisere med nukleotid-excision reparationskomponenter [4]. I modsætning hertil blev XRCC3 funktionen ikke begrænset til indlede homolog rekombination, men udvides til senere stadier i dannelse og opløsning af mellemprodukterne eventuelt ved at stabilisere heteroduplex DNA [2]. Trods den stærke biologiske rationale for inddragelse af XRCC1 og XRCC3 i DNA-reparation eller stabilisering, de seneste resultater fra genom-dækkende forening undersøgelser af lungekræft undladt at afsløre eventuelle positive signaler i eller flankerer deres kodning gener. Selvom kandidat gen tilgang, som omhandler præspecificerede gener, der menes at deltage sygdom patofysiologi, kan ikke erstatte genomet-strategi, er det en vigtig alternativ strategi at optrævle de genetiske fundament for kompleks sygdom [5].

i denne undersøgelse, vi søgte at undersøge sammenhængen af ​​tre velkarakteriserede ikke-synonyme polymorfier i

XRCC1

(rs1799782:Arg194Trp og rs25487:Arg399Gln) og

XRCC3

(rs861539:Thr241Met) gener med risiko for lungekræft i en nordøstlige kinesiske befolkning.

Metoder

studiepopulation

Denne undersøgelse blev hospital-baseret design og omfattede i alt 1286 deltagere af kinesisk afstamning som tidligere rapporteret [6], [7]. I detaljer, blev alle fag rekrutteret fra tre hospitaler i Harbin by, Heilongjiang-provinsen, og de var lokale beboere i Han afstamning. Alle deltagere var gennemgik enten computertomografi (CT) eller forbedret CT eller positron emission computertomografi (PET) -CT scanning, der blev bekræftet af kliniske læger af respiratorisk medicin. De, der var modtagelige for lungecancer blev yderligere patologisk bekræftet ved biopsi, og dem med normal CT eller forstærket CT eller PET-CT resultater blev behandlet som kræft-fri kontrol i denne undersøgelse. Lungekræft blev klinisk inddeles i pladecellekræft, adenocarcinom og småcellet kræft

lungekræft gruppe involveret 684 sporadiske patienter i alderen 57,24 (standardafvigelse: 9,84). År. De resterende deltagere (n = 602) dannet aldersmatchede (56,8 (9,95) år) kræft-fri kontrol. Denne undersøgelse havde protokoller er godkendt af den etiske komité i Harbin Medical University, og blev udført i overensstemmelse med erklæringen fra Helsinki principper. Alle deltagere underskrev informeret skriftligt samtykke.

Demografiske karakteristika

Ved tilmelding, alder og køn blev registreret i henhold til en selvstændig designet spørgeskema. I mellemtiden blev status cigaretrygning og alkoholindtagelse også defineret. Rygning blev kategoriseret som aldrig nogensinde eller nuværende rygning (mindst én cigaret om dagen). Drinking blev kategoriseret som aldrig nogensinde eller strøm drikke. Her henvises aktuelle drikke til forbrug af mindst én alkoholholdige drikke i løbet af de seneste 30 dage.

Genotype beslutsomhed

2 ml veneblod blev taget fra hver deltager og genomisk DNA blev ekstraheret fra hvide blod celler ved hjælp TIANamp Blood DNA Kit (Tiangen Biotect (Beijing) Co., Kina). Genotyper af de undersøgte polymorfier blev bestemt ved anvendelse af PCR-LDR (polymerasekædereaktion-ligase påvisningsreaktioner) metode ved ABI 9600-system (Applied Biosystems, USA) [8]. Amplifikationsprodukter parametre var 94 ° C i 2 min, 35 cyklusser ved 94 ° C i 15 s, 60 ° C i 15 s, 72 ° C i 30 s, og en endelig udvidelse ved 72 ° C i 5 min. To specifikke prober og én fælles probe blev syntetiseret for hver polymorfi. Den fælles probe blev mærket ved 3′-enden med 6-carboxy-fluorescein og phosphoryleret ved 5′-enden. De reagerende betingelser for LDR fulgte 94 ° C i 2 min, 20 cyklusser ved 94 ° C i 30 s og 60 ° C i 3 minutter. Efter reaktionen blev 1 pi LDR reaktionsprodukter blandet med 1 pi ROX passiv reference og 1 pi loading buffer, og derefter denatureret ved 95 ° C i 3 minutter, og afkøles hurtigt i isvand. De fluorescerende produkter LDR blev differentieret ved anvendelse ABI sequencer 377 (Applied Biosystems, USA).

Statistisk analyse

Mellem-gruppe sammenligninger blev foretaget ved hjælp af uparret t-test for kontinuerlige variable og χ

2 test for kategoriske variable. Hardy-Weinberg ligevægt blev kontrolleret på en kontingenstabel af observerede-versus-forudsagt genotype udlodninger χ

2 test eller Fishers eksakte test. Logistisk regressionsanalyse blev vedtaget under antagelser om allel, additiv, dominerende og recessive modeller af arv, hhv. Statistisk signifikans blev erklæret på P. 0,05

Frekvensen af ​​allel kombinationer blev estimeret ved haplo.em program, og odds ratio (periferi) og 95% konfidensinterval (CI) blev estimeret ved haplo.cc og haplo. GLM-programmer i henhold til en generaliseret lineær model [9]. Den haplo.em, haplo.cc og haplo.glm blev gennemført ved hjælp af Haplo.stats software (version 1.4.0) er udviklet af R sprog (https://www.r-project.org/). Undersøgelse magt blev beregnet ved hjælp af PS (Power og stikprøvestørrelse Beregninger) software (version 3.0).

Analyse på samspillet af undersøgte polymorfier blev udført i reduktionen multifaktor dimensionalitet open source (MDR) software (version 2.0 ) (www.epistasis.org) [10], [11]. Alle mulige kombinationer af en til tre polymorfier blev konstrueret ved anvendelse MDR konstruktiv induktion. En Bayes klassificeringen i forbindelse med 10-fold krydsvalidering blev anvendt til at estimere prøvningsnøjagtighed af hvert bedste model. En enkelt bedste model havde maksimal nøjagtighed test og cross-validering konsistens, som måler det antal gange på 10 afdelinger af de data, som den bedste model blev fundet. Statistisk signifikans blev vurderet ved anvendelse af en 1000 gange permutation test til sammenligning observerede test nøjagtigheder med dem, der forventes under nulhypotesen af ​​null association. Permutation test korrigerer for multiple test ved at gentage hele analysen på 1000 datasæt, der er i overensstemmelse med nulhypotesen.

Resultater

Baseline karakteristika

Patienter og kontroller delte lignende alder distributioner (P = 0,776). Mand køn var signifikant højere hos patienter end i kontrollerne (P = 0,013), så var forekomsten af ​​aktuelle rygning (P 0,005) eller drikke (P 0,005). Blandt lungekræftpatienter, dem med adenocarcinom, pladecellecancer, småcellet kræft, og uspecificerede lungekræft udgjorde 37.54%, 32.26%, 20,83% og 9,38% hhv. Baseline karakteristika af studiepopulation blev beskrevet i tabel 1.

Single-locus analyse

genotypen fordelinger af tre undersøgte polymorfier overholdt Hardy-Weinberg ligevægt i både patienter og kontroller ( P 0,05). Som vist i tabel 2 var der signifikante forskelle i genotypen fordelinger af Arg194Trp (P = 0,002) og Arg399Gln (P = 0,017), og i allel fordelinger af Thr241Met (P = 0,005). Baseret på magten beregning, nærværende undersøgelse af 684 patienter og 602 kontroller havde 80,2% magt til at opdage en betydelig allelassociation for Arg399Gln.

Under recessive model, 399Gln /Gin genotype luftfartsselskaber havde en 147% øget risiko for lungekræft i forhold til dem med 399Arg allel (95% CI: 1,48-4,13; P 0,001). I betragtning af den relative sparsomme 241Met /Met homozygoter, bortset fra den recessive model blev signifikans nås under allele (OR = 1,63; 95% CI: 1,14-2,33; P = 0,005), additiv (OR = 1,64; 95% CI: 1,16 -2,32; P = 0,005) og dominerende (OR = 1,67; 95% CI:. 1,17-2,38; P = 0,004) modeller

Allel kombination analyse

for at forbedre statistisk styrke til at påvise en fast forening, vi betragtede allel kombinationer af tre undersøgte polymorfier i denne undersøgelse (tabel 3). Samlet set frekvenser af de mest almindelige allel kombination Arg-Arg-Thr (i rækkefølge efter Arg194Trp, Arg399Gln, og Thr241Met) var ens mellem patienter og kontrolpersoner (simuleret P = 0,145), mens den for lav penetrans allelkombination Arg-Gln Met afveg signifikant (simuleret P = 0,001) med 87,1% statistisk styrke til at påvise denne forskel. Der var ingen statistisk signifikans for fælles allel kombinationer i forudsigelse af risiko lungekræft.

Interaction analyse

En udtømmende MDR analyse af mulige interaktion af tre undersøgte polymorfier er sammenfattet i tabel 4 . Hver bedste model blev ledsaget med sin test nøjagtighed, cross-validering konsistens og betydeligt niveau bestemt af permutation test. Den overordnede bedste MDR model inkluderet

XRCC1

gen Arg399Gln og

XRCC3

gen Thr241Met polymorfier, som forstærkede de betydelige resultater af vores single-locus analyse. Denne model havde en maksimal test nøjagtighed på 63,18% og en maksimal krydsvalidering sammenhæng i 10 ud af 10. Denne model var signifikant på 0,0175 niveau.

Diskussion

I denne undersøgelse, søgte vi at undersøge sammenslutning af tre velkarakteriserede ikke-synonyme polymorfier i

XRCC1

og

XRCC3

gener med lungekræft i det nordøstlige kinesisk. Det vigtigste resultat var

XRCC1

gen Arg399Gln og

XRCC3

gen Thr241Met per se var betydelige bidragsydere til lungekræft. Selv om alle de almindelige allel kombinationer af undersøgte polymorfier var sammenlignelige i hyppighed mellem patienter og kontroller, observerede vi potentiel synergieffekt mellem disse to gener, som forstærkede de betydelige resultater af vores single-locus analyse. Så vidt vi ved, denne undersøgelse er den første til at undersøge den interaktive effekt af

XRCC1

XRCC3

gener på lungekræft modtagelighed.

Selvom kandidat gen tilgang ikke kan udskifte hele genomet forbindelsesundersøgelse i unraveling de genetiske fundament for kompleks sygdom, er det en vigtig alternativ strategi, især i forbindelse med passende stikprøvestørrelser, etniske homogene populationer, og solid biologiske relevans af de pågældende gener. Det er blevet foreslået, at for at generere robust data en stor prøvestørrelse involverer mere end 1000 patienter i hver gruppe er påkrævet [12]. Trods at kun 684 patienter og 602 kontrolpersoner blev indskrevet i denne undersøgelse, da store forskelle i genetiske distributioner, a priori power beregning foreslået, at denne undersøgelse havde mere end 80% magt til at detektere loci af realistisk effekt størrelse. Desuden vores undersøgelsens deltagere var etnisk homogene, og var lokale beboere i Harbin by, hvor forekomsten af ​​lungekræft er relativt høj sandsynlighed på grund af den indendørs luftforurening fra de uventilerede kul-drevne ovne [13]. Desuden genotyper af undersøgte polymorfier tilfreds Hardy-Weinberg ligevægt i både patienter og kontroller, hvilket tyder resultaterne sandsynligvis ikke vil blive påvirket af genotypebestemmelse fejl eller befolkning lagdeling. Desuden udvalg af

XRCC1

XRCC3

gener var baseret på stærke biologiske, genetiske og kliniske beviser [2] – [4], [14] – [16], og for at forbedre sandsynligheden for at identificere sygdomsfremkaldende alleler, blev ikke-synonyme polymorfier foretrak at dem tilbøjelige til at have funktionelt skadelige konsekvenser.

langt har flere metaanalyser opsummerede disposition af

XRCC1

XRCC3

genetiske polymorfier til lungecancer [17] – [20]. Samlet set blev der ingen signifikante associationer oplyses mellem alle undersøgte polymorfier og lungekræft under alle genetiske modeller, med undtagelse af kontrast 194Arg /Trp med 194Arg /Arg, hvilket gav en bemærkelsesværdig beskyttende foranstaltninger [19]. I modsætning til de foreliggende single-locus resultater, der var en 2,47 gange højere sandsynlighed for, at bærere af 399Gln /Gin genotype kan udvikle lungekræft i forhold til ikke-bærere. Desuden Thr241Met mutant allel eller genotype var signifikant overrepræsenteret i patienter, hvilket tyder på en potentiel rolle

XRCC3

gen i lunge carcinogenese. Desuden, ud over den potentielle betydning af individuelle genetiske markører, interaktionsanalyse forstærket resultaterne af vores single-locus analyse ved at identificere en potentiel synergieffekt mellem

XRCC1

og

XRCC3

gener. Da den patofysiologiske mekanisme bag sådan interaktion er endnu ukendt, vi spekulere, at disse to gener kan interagere med hinanden for at spille en rolle i lunge carcinogenese. Ikke desto mindre, betragtning af de begrænsede prøvetagninger involverede, vores resultater bør fortolkes med forsigtighed. På grund af kompleksiteten af ​​interaktionerne mellem gen, bør disse resultater yderligere afprøvet i forskellige racer. Derfor genotype data fra

XRCC1

XRCC3

gener, der inkorporerer de haplotype og synergisme analytiske strategier vil lette identifikationen af ​​personer med høj risiko for at udvikle lungekræft fremover klinisk screening.

Nogle begrænsninger bør anerkendes ved fortolkningen vores resultater. For det første kan tværsnit design af denne undersøgelse udelukker kommentarer på kausalitet og en overlevelse skævhed kunne ikke udelukkes. For det andet, vi kun fokuseret på tre polymorfier i

XRCC1

og

XRCC3

gener og ikke dækker hele genomiske sekvenser af generne, og derfor kan vi under-vurdere virkningerne af andre genetiske markører , tredje data om plasma eller væv XRCC1 og XRCC3 niveauer er tilgængelige, som gør os i stand til at sammenligne deres niveauer på tværs genotyper. For det fjerde, stikprøvestørrelsen med denne undersøgelse var ikke stor nok (n = 1286) til at tegne en sikker konklusion, således at vores resultater skal valideres i en selvstændig bestand af Kina og andre etniske grupper. Således kan vi ikke hoppe til en konklusion, indtil yderligere bekræftelse af vores resultater er lavet.

Samlet set vores undersøgelse betydeligt demonstrerede en uafhængig og synergistisk bidrag

XRCC1

gen Arg399Gln og

XRCC3 Salg gen Thr241Met polymorfier til lungekræft modtagelighed i det nordøstlige kinesisk. Af praktiske årsager, håber vi, at denne undersøgelse vil etablere baggrundsdata for yderligere undersøgelser i mekanismerne i

XRCC1

XRCC3

gener og udvikling af lungekræft.