PLoS ONE: Kronisk Obstruktiv Lungesygdom-Related Ikke-småcellet lungekræft Udviser en lav forekomst af EGFR og ALK-driver Mutations

Abstrakt

Lungekræft og kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) er to store lunge sygdomme. Epidermal vækstfaktor receptor (EGFR) mutationer, v-Ki-ras2 Kirsten rotte sarkom (KRAS) mutationer og anaplastisk lymfom kinase (ALK) gen omlejringer repræsenterer driver mutationer, der ofte vurderes ved første evaluering af ikke-småcellet lungecancer (NSCLC ). Den foreliggende undersøgelse fokuserede på ekspressionen af ​​føreren mutationer i NSCLC patienter med KOL og yderligere vurderet sammenhængen mellem NSCLC og KOL. Data fra 501 konsekutive patienter med histologisk påvist recidiverende eller metastatisk NSCLC blev analyseret retrospektivt. Patienterne gennemgik spirometri og genotypning af EGFR, ALK, og KRAS i vævsprøver. Patient karakteristika og udtryk for chauffør mutationer blev sammenlignet mellem KOL og ikke-KOL grupper.

Blandt 350 patienter med spirometriske resultater, 106 (30,3%) blev diagnosticeret med KOL, 108 (30,9%) havde EGFR-mutationer, 31 (8,9%) havde KRAS-mutationer, og 34 (9,7%) viste ALK omlejringer. KOL blev uafhængigt associeret med lavere forekomsten af ​​EGFR-mutationer (95% konfidensinterval [CI], 0.254-0.931,

s

= 0,029) og ALK omrokeringer (95% CI, 0,065-0,600,

p

= 0,004). Andelene af EGFR-mutationer og ALK omrokeringer faldt som sværhedsgraden af ​​luftvejsobstruktion forhøjet (

s

= 0,001). I aldrig rygere, forekomsten af ​​EGFR-mutationer var signifikant lavere i KOL-gruppen end i den ikke-KOL-gruppen (12,7% vs. 49,0%,

s

= 0,002). KOL-relaterede NSCLC patienter udviste lave forekomsten af ​​EGFR-mutationer og ALK omrokeringer sammenlignet med den ikke-KOL-gruppe. Yderligere undersøgelser er påkrævet med hensyn til de molekylære mekanismer bag lungekræft i forbindelse med KOL

Henvisning:. Lim JU, Yeo CD, Rhee CK, Kim YH, Park CK, Kim JS, et al. (2015) Kronisk Obstruktiv Lungesygdom-Related Ikke-småcellet lungekræft Udviser en lav forekomst af EGFR og ALK-driverindstillinger Mutationer. PLoS ONE 10 (11): e0142306. doi: 10,1371 /journal.pone.0142306

Redaktør: Renato Franco, Istituto dei tumori Fondazione Pascale, ITALIEN

Modtaget: August 17, 2015; Accepteret: Oktober 20, 2015; Udgivet: November 10, 2015

Copyright: © 2015 Lim 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: Alle relevante data er inden for papir og dens støtte Information filer

finansiering:.. forfatterne har ingen støtte eller finansiering til at rapportere

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

Indledning

lungekræft og kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) er to vigtige lungesygdomme forbundet med rygning [1]. Lungekræft opstår omtrent femdoblet hyppigere hos KOL-patienter sammenlignet med ikke-KOL-patienter, og tilstedeværelsen af ​​KOL er forbundet med øget dødelighed hos patienter med lungecancer [2]. Desuden 50-70% af lungekræftpatienter viser spirometriske tegn på KOL [3-5]. Tobaksrygning er bredt accepteret som en fælles patogen årsag til KOL og lungekræft [6]. Men selv efter at der er virkninger af rygning, tilstedeværelsen af ​​KOL er en uafhængig risikofaktor for lungekræft udvikling [7]. Endvidere har lungekræft i KOL-patienter blevet forbundet med forværret regional sværhedsgraden af ​​emfysem [8,9]. Selv med stærke epidemiologiske foreninger rapporteret i litteraturen, er mekanismerne i forbindelsen mellem KOL og lungekræft ikke forklares tydeligt. [10]

Sammenhængen mellem KOL og lungekræft kan også vurderes ud fra en molekylær perspektiv. Driver-mutationer-herunder epidermal vækstfaktor receptor (EGFR) mutationer og anaplastisk lymfom kinase (alk) omlejringer-have klinisk betydning ved behandling af ikke-småcellet lungekræft (NSCLC). Følsomhed over for EGFR tyrosinkinaseinhibitorer (TKI) afhænger ekspressionen af ​​EGFR-mutationer [11-14]. Mutation af EGFR-signalvejen er blevet impliceret i udviklingen af ​​NSCLC [15,16]; ja, har flere undersøgelser klassificeret NSCLC i to forskellige kategorier: EGFR-muteret og EGFR-vildtype NSCLC [12,14]. Til behandling af EGFR-mutant lungekræft, er EGFR TKI’er anbefales som førstevalg til regimer på grund af deres bedre effekt end platin dublet regimer i form af progressionsfri overlevelse [13]. Roller EGFR mutationer er vigtige på grund af deres prædiktive evner i målrettet terapi; Men andre driver mutationer er også vigtige i NSCLC [17]. ALK omlejringer for nylig er blevet opdaget i NSCLC [18], og crizotinib, en multi-målrettet TKI, blev vist at være effektiv i NSCLC huser ALK omlejringer [19]. For avanceret fase lungeadenokarcinom, er test for EGFR mutationer og ALK omlejringer rutinemæssigt anbefales at vælge patienter til målrettet terapi [20]. Derudover optræder v-Ki-ras2 Kirsten rotte sarkom (KRAS) mutationer i ca. 25% af NSCLCs, og prækliniske og kliniske undersøgelser af nye behandlingsformer rettet mod KRAS downstream veje er under udvikling [21]. EGFR og KRAS mutationer og ALKs omrokeringer er store driver mutationer, der skal overvejes i den oprindelige vurdering af NSCLC.

Tidligere undersøgelser tyder på, at patogenesen af ​​KOL er tæt forbundet med lunge carcinogenese, men få har rapporteret ekspression af driveren mutationer og de kliniske karakteristika for NSCLC patienter med KOL.

Suzuki

et al. rapporterede, at forekomsten af ​​EGFR-mutationer var lavere i NSCLC patienter med KOL end i dem uden KOL [1].

Schiavon et al sammenlignede molekylære funktioner i KOL-associeret adenocarcinom patienter til patienter med røg-relaterede adenocarcinom uden COPD. Der blev ikke konstateret mellem de to grupper om EGFR mutation, mens KRAS mutation var højere hos rygere sammenlignet med KOL-patienter. [10] Til dato omfattede store studier for at undersøge forskelle i ekspressionen af ​​førerens mutationer mellem KOL og ikke-KOL lungekræftpatienter mangler.

Formålet med den foreliggende undersøgelse var at evaluere ekspressionen af ​​de store driver mutationer EGFR og KRAS mutationer og ALK omrokeringer i NSCLC patienter med KOL at bestemme sammenhængen mellem tilstedeværelsen af ​​KOL og driver mutationer.

patienter og metoder

studiepopulation

data fra 501 konsekutive patienter med histologisk påvist recidiverende eller metastatisk NSCLC, der er modtaget i Seoul St. Marys Hospital, Yeouido St. Marys Hospital, Incheon St. Marys Hospital og Bucheon St. Marys Hospital ved det katolske universitet i Sydkorea mellem januar 2011 og april 2013 blev analyseret retrospektivt. Alle patienter underskrevet kliniske samtykke formularer. Patienterne gennemgik ikke-sekventiel, samtidig panel genotypning af EGFR, ALK, og KRAS. Patienternes klinisk-patologiske karakteristika beskrevet i journaler blev gennemgået, herunder alder, køn, rygevaner, tumor histologisk type, indledende tumor fase, EGFR og KRAS-mutationer, ALK omrokeringer, og tilstedeværelse af KOL. NSCLC tumor patologi blev klassificeret i henhold til World Health Organization klassifikation. Klinisk iscenesættelse af lungekræft blev bestemt i henhold til tumor, node, metastase (TNM) iscenesættelse hjælp standarderne i Union for International Cancer Control (UICC), syvende udgave [22]. Rygning status blev kategoriseret som “aldrig”, hvis 100 cigaretter blev forbrugt i løbet af et helt liv og “nogensinde”, hvis ellers. Denne undersøgelse blev godkendt af Institutional Review Board af hver deltagende sygehus.

Definition af KOL

Spirometri screening vurdering blev foretaget ved indlæggelse af patienterne. KOL blev defineret som en forudsagt tvunget ekspirationsvolumen i 1 sekund (FEV1) /forced vital capacity (FVC) værdi ≤ 70% i overensstemmelse med den nuværende globale initiativ KOL (GOLD) retningslinjer [23]. Patienter, hvis FEV1 /FVC-værdi var lavere end 70% blev tildelt til KOL-gruppen. Spirometriske værdier blev præsenteret som de postbronchodilator resultater [23]. Sværhedsgraden af ​​luftvejsobstruktion hos KOL blev bestemt ved anvendelse af GOLD grading system: grad 1 (% FEV1 80%), grad 2 (% FEV1 50-80%), grad 3 (% FEV1 30-50%), og klasse 4 (% FEV1 30%). Et hundrede og halvtreds-én patienter uden lungefunktionen test resultater på grund af en dårlig almentilstand og en manglende evne til at gennemgå de undersøgelser, blev udelukket.

EGFR og KRAS mutation test

EGFR mutationer blev defineret som exon 19 deletion eller exon 21 punktmutationer. Vi ekskluderede patienter med andre mere ualmindelige EGFR mutation profiler. Genotypebestemmelse af EGFR og KRAS blev udført ved peptidnukleinsyre (PNA) -medieret PCR fastspændingsanordninger metoder, såsom PNAClamp

TM EGFR MutationDetection Kit og PNAClamp

TM KRAS Mutation Detection Kit (PANAGENE, Inc., Daejeon, Sydkorea ), ved hjælp af real-time PCR [24]. PCR blev udført i et totalt reaktionsvolumen på 20 pi herunder template-DNA’et, primer og PNA probesæt, og SYBR Green PCR Master Mix. PCR-kontrol manglede PNA-proben og indeholdt vildtype-skabelon. Den CFX96 PCR påvisning blev anvendt til at udføre PCR.

ALK fluorescerende in situ hybridisering (FISH)

Prøver til FISH opnået fra fire hospitaler blev fremstillet samtidigt ved anvendelse af en molekylær analyse platform og blev analyseret i løbet af en 3-dages periode på Yeouido St. Marys Hospital Central Molekylær Laboratorium [25]. FISH blev udført på formalin-fikserede paraffin-indstøbt (FFPE) tumorvæv ved hjælp af en break-hinanden sonde specifik for ALK locus, den Vysis LSI ALK Dual Color Break Apart Probe (Abbott Molecular, Abbott Park, IL, USA). ALK omlejring positivitet blev defineret som en split-signal eller isoleret rødt signal. En minimumsafstand diameter to-probe var nødvendig for bestemmelse af sand positiv signal opdelingen. Positive sager blev defineret som dem med 15% af optalte kerner inden tumorceller udviser en split-signal eller isoleret rødt signal (figur 1). For at minimere teknisk bias, brugte vi en prøve-specifik tilgang vurdering. I kirurgisk resektion prøver blev 100 tumorceller scoret. Et split-signal rate ALK FISK 15% blev fortolket som negativ, og at ≥15% som positiv

(A) Tumor med H . E pletten. (B) Tumor med positiv TTF-1 pletten. (C) FISH-analyse tolkes som positiv; 15 ALK omarrangeret celler i 57 tumorceller (ALK FISH split 15%).

Forkortelser

H TTF-1; skjoldbruskkirtel transskription faktor 1.

Statistisk analyse

Data udtrykkes som frekvenser med procenter eller som midler med standardafvigelser. De grundlæggende karakteristika af studiepopulation blev sammenlignet ved hjælp af uparret Students

t

-test for kontinuerlige variable og chi-squared test for kategoriske variable. Vi brugte logistisk regressionsanalyse at undersøge forholdet mellem føreren mutationer og andre kliniske variable. Odds ratio og deres 95% konfidensintervaller (CI) blev beregnet. Goodness of fit blev beregnet til at vurdere relevansen af ​​den logistiske regressionsmodel. En lineær-by-lineær association test blev anvendt til at undersøge sammenhængen mellem en nedgang i FEV1 og udtryk for føreren mutationer. Alle statistiske analyser blev udført ved hjælp af SPSS software (ver 15.0.0 til Windows;. SPSS Inc., Chicago, IL, USA), og

s

0.05 blev taget for at afspejle betydning.

Resultater

Alt patientkarakteristika

Efter udelukkelsen af ​​151 patienter uden lungefunktion testresultater, 350 patienter med NSCLC blev indrulleret. Heraf blev 106 patienter udvalgt til KOL-gruppen og 244 for ikke-KOL-gruppe. Gennemsnitsalderen for patienterne var 65,1 år; 192 (54,9%) var mænd, 199 (54,9%) blev aldrig rygere, og 17 (4,9%) havde planocellulært karcinom. De kliniske stadier af 226 patienter (64,6%) var III eller IV på tidspunktet for diagnosen. EGFR-mutationer var til stede i 108 patienter (30,9%), KRAS mutationer i 31 (8,9%) og ALK omlejringer i 34 (9,7%). Den gennemsnitlige% FEV1 forudsagt værdi var 90,9%, og den gennemsnitlige FEV1 absolutte værdi i liter var 2,32 (tabel 1)

Patient karakteristika og forskelle mellem KOL og ikke-KOL grupper:. Univariat analyse

i KOL-gruppen, gennemsnitsalderen var højere (69,8 vs. 63,0 år,

s

= 0,001), og mandlige patienter var mere almindelige (78,3% vs. 44,7%,

p

= 0,001). Rygere var mere udbredt i KOL-gruppen (59,4% vs. 36,1%,

s

= 0,001), mens adenocarcinomer var mere udbredt i den ikke-KOL-gruppen (93% vs. 85,8%,

s

= 0,029). Der blev ikke fundet nogen signifikante forskelle i klinisk fase mellem de to grupper (tabel 1). Andelen af ​​de samlede patienter udtrykker EGFR mutationer var 30,9%, og disse mutationer var mere fremherskende i den ikke-COPD (37,3%) sammenlignet med KOL-gruppen (16%) (

s

= 0,001). ALK omrokeringer var signifikant mindre udbredt i KOL-gruppen (3,8% vs. 12,3%) (

s

= 0,013). Med hensyn til KRAS-mutation, blev ingen signifikant forskel mellem to grupper (Fig 2).

(A) EGFR mutationer (B) KRAS mutationer og (C) ALK rearrangements.

multivariat analyse af risikofaktorer forbundet med EGFR mutationer og ALK omlejringer

Vi udførte multivariate analyser til at identificere de risikofaktorer forbundet med EGFR mutationer og ALK omlejringer. De variabler fundet at være signifikant i de univariate analyser blev indført i en logistisk regressionsmodel. Virkningerne af alder, køn, rygning, og histologi blev vurderet af multivariate analyser. EGFR-mutationer var mere almindelig hos kvinder, aldrig rygere, og patienter med adenokarcinomer (tabel 2). KOL blev uafhængigt associeret med lavere forekomsten af ​​EGFR-mutationer (95% CI, 0,254 til 0,931,

s

= 0,029) og ALK rearrangementer (95% CI, 0,065-0,600,

s

= 0,004 ). Den odds ratio var 0,487 for EGFR-mutationer (95% CI, 0,254-0,931,

s

= 0,029) og 0,197 for ALK omrokeringer (95% CI, 0,065-0,600,

s

= 0,004 ).

GOLD stadier

Blandt de 106 KOL-patienter, 47, 48, 11, og 0 blev klassificeret som GOLD trin 1, 2, 3, og 4, hhv. For at udforske, hvorvidt sværhedsgraden af ​​luftvejsobstruktion er signifikant korreleret med forekomsten af ​​genmutationer, vi opdelt patienter af ikke-COPD gruppe til guld trin 1, 2, og 3. Andelen af ​​patienter med EGFR-mutationer var omvendt proportional til sværhedsgraden af ​​luftvejsobstruktion (

s

= 0,001). Tilstedeværelsen af ​​ALK omlejringer faldt også som luftvejsobstruktion forøget (figur 3).

(A) EGFR mutationer og (B) ALK omlejringer.

en

s

-værdier blev beregnet ved lineær-by-lineær association test.

Forskelle i driver mutationer mellem KOL og ikke-KOL grupper blandt aldrig rygere

Eksklusive effekten af ​​rygning, vi bestemt sammenhængen mellem KOL og EGFR-mutationer i 199 aldrig-ryger NSCLC patienter. Andelen af ​​patienter med EGFR-mutationer var signifikant lavere i KOL-gruppen end den ikke-COPD gruppe (12,7% versus 49,0%,

s

= 0,002). Ingen statistisk signifikant forskel i forekomsten af ​​ALK omrokeringer blev fundet mellem de to grupper (Fig 4).

Diskussion

Formålet med vores undersøgelse var at evaluere forekomsten af ​​føreren mutationer hos patienter med NSCLC og KOL ifølge sværhedsgraden af ​​luftvejsobstruktion. Patienter med KOL-relaterede NSCLC havde lave forekomsten af ​​EGFR-mutationer og ALK omrokeringer, som var proportionalt med nedgangen i FEV1. Desuden KOL var også signifikant korreleret med lave forekomsten af ​​EGFR-mutationer og ALK omlejringer i ikke-ryger NSCLC patienter. Men ingen signifikant forskel mellem KOL og ikke-KOL gruppe i ekspression af KRAS mutation blev fundet.

Vores undersøgelse resultater er i overensstemmelse med tidligere resultater, at EGFR-mutationer var mindre udbredt hos mænd og rygere og mere fremherskende i adenokarcinomer [ ,,,0],26-29]. Men der er få data præciserer sammenhængen mellem KOL og store driver mutationer i NSCLC patienter. En nylig undersøgelse af

Hashimoto

et al. viste, at EGFR-mutationer var mere fremherskende i en ikke-KOL sammenlignet med en KOL gruppe [30]. En tidligere undersøgelse viste, at ekspressionen af ​​EGFR-mutationer proportionalt var korreleret med et fald i FEV1; Men foreningen ikke var gyldig i multivariat analyse [1]. Vores undersøgelse viste, at KOL uafhængigt var forbundet med en lavere forekomst af EGFR-mutationer blandt NSCLC-patienter, efter at have taget alder, køn, rygning, og histologi i betragtning, og antallet af individer indrulleret var større. Desuden er vores undersøgelse viste, at forekomsten af ​​ALK omrokeringer i NSCLC var lavere i KOL end den ikke-KOL-gruppe.

luftvejsobstruktion sværhedsgrad defineret ved% FEV1 var proportional med forekomsten af ​​EGFR-mutationer og ALK omrokeringer i vores undersøgelse. Rygning er en mulig årsag til sammenhængen. Rygning inducerer også bronchieepithelceller ændringer i KOL-patienter [31]. Adenocarcinom udvikling kan omfatte flere veje mellem rygere og aldrig rygere. I rygere, ryge-relaterede kræftfremkaldende favorisere KRAS-mutationer; på den anden side, EGFR mutationer er mere fremherskende hos ikke rygere [32]. Rygning er væsentlig årsag til KOL, og dens virkning kan tilskrives en lavere forekomst af EGFR-mutationer; Men vi har også overvejet den iboende indflydelse af KOL.

I multivariate analyse, tilstedeværelsen af ​​KOL var en uafhængig risikofaktor for en lav forekomst af driver mutationer. Endvidere analysen af ​​aldrig-ryger patienter i vores undersøgelse viste, at forekomsten af ​​EGFR-mutationer var lavere i NSCLC-patienter med KOL, efter at udelukke virkninger af rygning. Konstant betændelse i mikromiljøet og reparationsprocessen involveret i KOL kan være væsentlige komponenter til udvikling af kræft relateret til KOL [33]. Tidligere undersøgelser tyder på, at inflammation er induceret af neutrofil elastase eller matrixmetalloproteinaser bidrager yderligere til carcinogenese [34]. Desuden EGFR aktivering medierer slimhypersekretion Forud neutrofil elastase og oxidativ stress og således sammenkæde luftvejsinflammation til carcinogenese [3]. Det er blevet foreslået, at inflammatoriske mediatorer involveret i luftvejene kronisk inflammation fremme malign transformation af bronchioalveolar stamceller [35,36]. Andre mulige fælles patogene mekanismer, der er involveret i udviklingen af ​​lungekræft i KOL-patienter omfatter frie radikaler skader af DNA og genetiske mutationer og polymorfier [37]. Oxidanter, der ikke opvejes af antioxidanter medfører DNA-skader [38]. Genetisk mutation af glutathion S-transferase μ1 (GSTM1), en beskyttende enzym mod vævsskader-fremkaldende stoffer, der findes i tobak, var mere fremherskende i patienter med lungecancer med KOL end hos raske patienter [39]. Vi foreslår, at rollerne som driver mutationer såsom EGFR mutationer eller ALK rearrangementer er begrænset i carcinogenese i KOL-patienter.

Der var flere begrænsninger for vores undersøgelse. Først andelen af ​​aldrig rygere var uforholdsmæssigt højt i KOL-gruppen, og den dominerende overordnede histologiske type, blandt de deltagende patienter i vores undersøgelse var adenocarcinom. Vi tester rutinemæssigt driver mutationer i forbindelse med ikke-planocellulært typen NSCLC, og patientdata blev indsamlet fortløbende fra de mange centre. Derfor antager vi, at de inkluderede patienter repræsenterer den samlede lungekræft patientpopulation. For det andet, vi definerede KOL kun ved spirometriske resultater, sådan at der kan være en forskel mellem KOL-gruppen i vores undersøgelse og KOL-patienter i gennemsnit. Men tidligere undersøgelser vedrørende lungecancer præsentere med KOL defineres også KOL ved spirometriske resultater alene [30,40,41]. Lungefunktion kan være påvirket af den anatomiske placering af lungekræft; imidlertid blev påvist nogen signifikant forskel i kliniske stadium mellem KOL gruppe og den ikke-KOL gruppe.

I den foreliggende undersøgelse, lavere andele af EGFR-mutationer og ALK omlejringer blev fundet i KOL-gruppen sammenlignet med den ikke KOL-gruppe. Endvidere forekomsten af ​​føreren mutationer faldt som sværhedsgraden af ​​luftvejsobstruktion steget. Den lave forekomst af EGFR-mutationer blandt KOL-patienter uden en rygevaner tyder på, at NSCLC præsentere med KOL kan være en separat fænotype af lungekræft. Yderligere undersøgelser er påkrævet med hensyn til de molekylære mekanismer i lungekræft forbundet med KOL.

Støtte Information

S1 datasæt. . Dataset_COPD_drivermutation.xlsx

Dette er den minimale datasæt

doi:. 10,1371 /journal.pone.0142306.s001

(XLSX)