PLoS ONE: Et panel af genetisk polymorfisme for Forudsigelse af Prognose i patienter med tidlig Stage Ikke-småcellet lungekræft efter Kirurgisk Resection

Abstrakt

Baggrund

Denne undersøgelse blev udført for at undersøge hvorvidt et panel af otte genetiske polymorfier kan forudsige prognosen for patienter med tidlig stadie ikke-småcellet lungekræft (NSCLC) efter kirurgisk resektion.

Materialer og metoder

Vi valgte otte single-polymorfier (SNPs), som er blevet forbundet med prognosen for patienter med lungecancer efter kirurgi i vores tidligere undersøgelser. I alt 814 patienter med tidlig fase NSCLC, der gennemgik helbredende kirurgisk resektion blev inkluderet. Foreningen af ​​de otte SNPs med samlet overlevelse (OS) og sygdomsfri overlevelse (DFS) blev analyseret.

Resultater

De otte SNPs (

CD3EAP

rs967591,

TNFRSF10B

rs1047266,

Akt1

rs3803300,

C3

rs2287845,

HOMER2

rs1256428,

GNB2L1

rs3756585,

ADAMTSL3

rs11259927, og

CD3D

rs3181259) var signifikant associeret med OS og /eller DFS. Kombinere disse otte SNP’er, designede vi et prognostisk indeks til at forudsige prognosen for patienter. Ifølge relativ risiko for død, blev en score tildelt hver genotype af SNPs. En dårligere prognose svarede til en højere score værdi, og summen af ​​score værdier på otte SNPs defineret den prognostiske indeks for en patient. Når vi kategoriseret patienterne i to grupper baseret på den prognostiske indeks blev højrisikogruppe signifikant associeret med dårligere OS og DFS i forhold til lav risikogruppe (Ahr til OS = 2,21, 95% CI = 1,69-2,88,

P

= 8,0 x 10

-9, og Ahr for DFS = 1,58, 95% CI = 1,29-1,94,

P

= 1,0 x 10

-5).

konklusioner

Prognostisk indeks ved hjælp otte genetiske polymorfier kan være nyttige for prognosticering af patienter med kirurgisk resektion NSCLC

Henvisning:. Lee SY, Choi JE, Jeon HS, Choi YY, Lee WK, Lee EB, et al. (2015) Et panel af genetisk polymorfisme for Forudsigelse af Prognose i patienter med tidlig Stage Ikke-småcellet lungekræft efter kirurgisk resektion. PLoS ONE 10 (10): e0140216. doi: 10,1371 /journal.pone.0140216

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

Modtaget: Juni 11, 2015; Accepteret: September 23, 2015; Udgivet: 13. oktober 2015

Copyright: © 2015 Lee 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:. arbejdet blev støttet af R A; tumornekrosefaktorreceptor superfamilien, medlem 10b [

TNFRSF10B

] rs1047266C T; og v-akt murine tymom viral onkogen homolog 1 [

Akt1

] rs3803300A G; supplere komponent 3 [

C3

] rs2287845T C, og guanin nukleotid bindende protein, beta-polypeptid 2-like 1 [

GNB2L1

] rs3756585T G) blev udvalgt fra vores offentliggjort papirer i henhold til potentiel funktion og betydning [9-11, 15]. Yderligere tre SNP’er (homer protein homolog 2 [

HOMER2

] rs1256428A G; en disintegrin-lignende og metalloprotease domæne med thrombospondin type 1-lignende 3 [

ADAMTSL3

] rs11259927C T; og CD3d molekyle, delta (CD3-TCR Complex) [

CD3D

] rs3181259T C) var også inkluderet, selvom endnu ikke offentliggjort.

HOMER2

rs1256428A G og

ADAMTSL3

rs11259927C T var signifikant associeret med prognosen for lungekræft efter operationen, blandt (258 potentielt funktionel) SNPs i 15q25 region, som er blevet identificeret som en lungekræft modtagelighed locus i genomet brede forbindelsesundersøgelser.

CD3D

rs3181259T C blev identificeret i vores undersøgelse undersøger SNPs i gener, der koder klynge af differentiering 3 (CD3) subunits i T-celle receptor (TCR) kompleks, som er afgørende for T-celle udvikling og skuespil en vigtig rolle i anerkendelsen af ​​antigener, herunder tumorantigener. Blandt fire SNP’er i

CD3D

CD3E

initiativtagere, kun

CD3D

rs381259T C viste sig at være prædiktiv for prognose af lungekræft. I den foreliggende undersøgelse, fem SNP’er (

CD3EAP

rs967591G A,

TNFRSF10B

rs1047266C T,

Akt1

rs3803300A G,

C3

rs2287845T C og

GNB2L1

rs3756585T G) blev testet i et øget antal patienter i forhold til deres oprindelige studier, som omfattede 811, 310, 310, 792 og 792 henholdsvis [9-11, 15]. De andre tre ikke offentliggjorte SNP’er blev identificeret under anvendelse af samme patientpopulation af den foreliggende undersøgelse. Genotypebestemmelse blev udført ved anvendelse SEQUENOM s MassARRAY

® IPLEX assay (SEQUENOM Inc., San Diego, CA) eller et restriktionsfragment polymorfisme assay. Den SNP identifikationsnumre, baseændring, mindre allelfrekvenserne og p-værdi for Hardy-Weinberg ligevægt, og log-rank

P

værdier for samlet overlevelse (OS) og sygdomsfri overlevelse (DFS) af de otte SNPs er vist i S1 tabel.

Statistisk analyse

forskelle i fordelingen af ​​genotyper efter de clinicopathologic faktorer af patienter blev sammenlignet under anvendelse χ

2 tests. OS blev målt fra operationsdagen frem til datoen for død uanset årsag eller for datoen for den sidste opfølgning. DFS blev beregnet ud fra operationsdagen indtil tilbagefald eller død. De Overlevelsesestimaterne blev beregnet under anvendelse af Kaplan-Meier-metoden. Forskellene i OS og DFS tværs af forskellige genotyper blev sammenlignet ved hjælp af log-rank test. Hazard ratio (timer) og 95% konfidensintervaller (CIS) blev anslået ved hjælp af multivariat Cox proportional farer modeller, med justering for alder, køn, rygning status, tumor histologi, patologisk stadium, og adjuverende kemoterapi. Vi har designet en prognostisk indeks til at forudsige prognosen for patienter, der anvender en kombination af otte SNPs. Ifølge relativ risiko for død, blev en score tildelt hver genotype af SNPs. Et dårligere prognose svarede til en højere score værdi: i den additive model 1 blev tildelt for lav risiko, 2 for mellemliggende risiko, og 3 for høj risiko genotype; i de dominerende og recessive modeller, en for lav risiko, og tre for høj risiko genotype. Summen af ​​score værdier på otte SNPs defineret den prognostiske indeks for hver patient, der lå 8-20. Anvendelse af 15 som cutoff-værdien, vi klassificerede patienter med den højeste omtrentlige tertil af prognostisk indeks i en højrisikogruppe. Så sammenlignet vi OS og DFS mellem høj (prognostiske indeks ≥15) og lav (prognostisk indeks 15) risikogrupper. Alle analyser blev udført ved hjælp af statistiske analysesystem til Windows, version, 9.2 (SAS Institute, Cary, NC, USA).

Resultater

Patient Karakteristika og Kliniske Prædiktorer

Den kliniske og patologiske karakteristika for de patienter og foreningen med OS og DFS er vist i tabel 1. Ved univariat analyse, alder (log-rank

P

[

P

LR] til OS = 3,0 x 10

-5 og

P

LR for DFS = 0,01) og patologisk stadium (

P

LR til OS = 7,0 x 10

-7 og

P

LR for DFS = 4,0 x 10

-12) var signifikant associeret med OS og DFS. Sex (

P

L-R til OS = 0,005) og rygning status (

P

L-R til OS = 0,04) var forbundet med OS. Tumor histologi var forbundet med DFS (

P

LR for DFS = 0,04).

Foreninger mellem SNPs og overlevelse resultater

8 SNPs (

CD3EAP

rs967591,

TNFRSF10B

rs1047266,

Akt1

rs3803300,

C3

rs2287845,

HOMER2

rs1256428,

GNB2L1

rs3756585,

ADAMTSL3

rs11259927, og

CD3D

rs3181259) viste sig at være signifikant associeret med OS og /eller DFS (tabel 2 og S1 fig), når der korrigeres for alder, køn, rygning status , tumorhistologi, patologisk stadium. Justeret HRs (AHRS) til OS og DFS var 1,68 og 1,32 (

P

= 1,0 x 10

-4 og 0,01) for

CD3EAP

rs967591 under recessive model, 1,77 og 1,62 (

P

= 0,006 og 0,004) for

TNFRSF10B

rs1047266 under recessive model, 1,35 og 1,17 (

P

= 0,03 og 0,14) for

Akt1

rs3803300 under dominerende model, 1,44 og 1,39 (

P

= 0,004 og 0,006) for

C3

rs2287845 under additiv model, 1,25 og 1,11 (

P

= 0,02 og 0,15) for

HOMER2

rs1256428 under additiv model, 1,33 og 1,15 (

P

= 0,004 og 0,08) for

GNB2L1

rs3756585 under additiv model, 1,52 og 1,35 (

P

= 0,006 og 0,02) for

ADAMTSL3

rs11259927 under recessive model, og 1,45 og 1,24 (

P

= 0,006 og 0,05) for

CD3D

rs3181259 under recessive model, henholdsvis.

kombineret analyse af flere SNPs

Vi udførte en eksplorativ analyse undersøger de kombinerede effekter af otte SNP’er på OS og DFS. Vi har designet et prognostisk indeks som beskrevet i Statistisk analyse afsnittet. Når vi kategoriseret patienterne i høj (prognostisk indeks ≥ 15) og lav (prognostisk indeks 15) risikogruppe, høj risiko patienter signifikant associeret med dårligere OS og DFS i forhold til gruppen med lav risiko på et langt højere statistisk signifikans sammenlignet med individuel SNP-analyse (Ahr til OS = 2,21, 95% CI = 1,69-2,88,

P

= 8,0 x 10

-9, og Ahr for DFS = 1,58, 95% CI = 1,29-1,94,

P

= 1,0 x 10

-5, tabel 3 og figur 1).

P

værdier i multivariat Cox proportional hazard model.

Discussion

Denne undersøgelse blev udført for at undersøge, om et panel på otte genetiske polymorfier kunne forudsige prognosen for patienter med tidlig fase NSCLC efter kirurgisk resektion. Vi valgte otte SNPs, som var forbundet med prognosen for patienter med lungecancer efter kirurgi fra vores tidligere undersøgelser, og evalueret disse SNP’er i 814 patienter. De otte SNP’er (

CD3EAP

rs967591,

TNFRSF10B

rs1047266,

Akt1

rs3803300,

C3

rs2287845,

HOMER2

rs1256428,

GNB2L1

rs3756585,

ADAMTSL3

rs11259927, og

CD3D

rs3181259) var signifikant associeret med OS og /eller DFS. Kombinere disse otte SNP’er, designede vi et prognostisk indeks til at forudsige prognosen for patienter. Efter kategorisering patienter i høj og lav risikogrupper af den prognostiske indeks, fandt vi højrisikogruppe var signifikant associeret med dårligere OS og DFS end gruppen med lav risiko. Kombineret analyse under anvendelse den prognostiske indeks havde en meget bedre opløsning forudsige prognosen for patienter sammenlignet med individuel SNP-analyse. Den prognostiske indeks bruge disse otte genetiske polymorfier kan være nyttige til at identificere patienter med en højere risiko for recidiv og død efter kirurgisk resektion af NSCLC, og derved bidrage til at vælge patienter til adjuverende kemoterapi.

Den vigtigste fund af den foreliggende undersøgelse er, at den prognostiske indeks baseret på de otte genetiske polymorfier kan føre til en væsentlig bedre forudsigelse af overlevelse sammenlignet med individuelle SNP-analyse i den tidlige fase NSCLC efter operationen. Eftersom carcinogenese er en multi-trins proces karakteriseret ved akkumulering af multiple genetiske og epigenetiske ændringer, som tilsammen bestemmer malign fænotype, er det usandsynligt, at en enkelt polymorfisme kunne være en stærk prædiktor for overlevelse resultat. Desuden, ved hjælp af et relativt stort antal patienter, vi delvist replikeret vores tidligere undersøgelser af de enkelte SNP’er og patientoverlevelse association. Funktionelle konsekvenser af SNPs fra vores tidligere undersøgelser yderligere understøtter sandsynligheden af ​​de nuværende resultater.

CD3EAP

koder et nukleoprotein, og er placeret i en anti-sense orientering til, og overlapper ,

ERCC1

. Selv om den biologiske funktion af CD3EAP er uklar, kan proteinet være et medlem af RNA-polymerase I transkription kompleks, der syntetiserer ribosomale RNA-forstadier, hvilket således implicerer CD3EAP i celleproliferation [17]. Desuden CD3EAP isoform 2 vekselvirker med CD3 epsilon subunit molekyle af TCR-CD3-komplekset. I vores tidligere undersøgelse, funktionel analyse foreslået, at arvet rs967591G A påvirker

CD3EAP

udtryk [9]. TNFRSF10B (DR5) er en af ​​de TNFSF10 (sti) receptorer og igangsætter TRAIL-medieret apoptose. DR5 udtrykkes i en række forskellige cancere, herunder NSCLC, og dets ekspression er blevet forbundet med overlevelse resultater i mange typer af cancer [18-20]. AKT spiller en central rolle i phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) -relaterede signalvejen, regulering celleoverlevelse, proliferation, og anti-apoptose [21, 22]. Desuden er AKT impliceret i reguleringen af ​​angiogenese og metastase, to vigtige processer i udviklingen af ​​kræft og progression [23, 24]. Afvigende aktiveret AKT udtryk er blevet rapporteret og knyttet til prognosen for patienter med lungecancer [22, 25, 26].

komplement-systemet har en stor rolle i medfødte og adaptive immunitet.

C3

protein er centralt for aktivering af alle de tre komplement veje, den klassiske, alternative og mannose-bindende lektin veje [27, 28]. Det er blevet rapporteret, at komplementsystemet aktiveres i forskellige former for kræft, herunder lungekræft [28-30]. Selv supplerer er blevet anset for at deltage i immunosurveillance mod tumorer [28], der er stigende tegn på, at supplerer spille onkogene roller i tumorigenese [31, 32]. Homer familie proteiner er kendt som post-synaptiske adapter proteiner, der interagerer med adskillige proteiner, såsom metabotrope glutamatreceptorer, inositol 1,4,5-triphosphat receptorer, og modulere Ca2 + signalvejen i neuroner [33]. HOMER2 interagerer med den C-terminale region af MYO18B, en kandidat tumorsuppressorgen involveret i patogenesen af ​​humane cancere herunder lungekræft [33]. Det blev rapporteret, at MYO18B genet hemizygously slettes i 60% og muteret i 15% af lungekræft, og at reduceret ekspression af MYO18B, ofte ledsaget af promotor-DNA methylering og histondeacetylering, blev observeret hos 70% af lungekræfttilfælde [34, 35]. Det er blevet rapporteret, at coekspression af HOMER2 med MYO18B forbedret evne MYO18B at undertrykke forankringsuafhængig vækst af en human lungecancer-cellelinie, hvilket antyder, at HOMER2 og MYO18B samarbejder tumorsuppression [33].

GNB2L1

, alias

RACK1

, tilhører en WD40 protein familie, der omfatter β underenheden af ​​G-proteiner. Som et stillads protein, GNB2L1 interagerer med signalmolekyler såsom cyklisk AMP-specifik phosphodiesterase 4D isoform 5 (PDE4D5), SRC-familien af ​​tyrosinkinaser, og p integriner samt PKC, og spiller således en central rolle i en lang række af biologiske reaktioner, herunder cellevækst, vedhæftning, og migration [36-38]. Undersøgelser har vist, at GNB2L1 spiller en vigtig rolle i cancer progression, og at dens udtryk er opreguleret under angiogenese i nogle typer af kræft, herunder lungekræft [39-41]. Desuden

GNB2L1

overekspression har været stærkt forbundet med dårlige kliniske resultater af kræftpatienter [41, 42]. Ifølge vores upublicerede data,

in vitro

promotor assay og elektroforetisk mobilitet (EMSA) afslørede, at rs3756585 T-til-G ændring øget transskriptionsfaktorbindende og promotoraktivitet af

GNB2L1

.

ADAMTSL3

koder et udskilt glycoprotein med stærk lighed med medlemmer af ADAMTS (en disintegrin og metalloproteinase med thrombospondin motiv) familie. Den ADAMTS familie har været involveret i forskellige humane biologiske processer (normale eller patologiske), herunder bindevæv struktur, kræft, koagulation, gigt, angiogenese og celle migration [43]. De er involveret i cancer-relaterede processer såsom proliferation (f.eks spaltningen af ​​epitelial vækstfaktor (EGF) familie signal proteinforstadier, herunder EGF og tumor vækstfaktor-α), apoptose, angiogenese, og i ødelæggelsen af ​​bestanddele af den ekstracellulære matrix, der letter invasion og metastase [44]. ADAMTS-lignende proteiner, herunder ADAMTSL3, manglende proteolytisk aktivitet typisk for ADAMTS familie proteiner, men synes at have vigtige regulatoriske roller i den ekstracellulære matrix [43]. For nylig, hyppige mutationer i

ADAMTSL3

er blevet identificeret for nylig i kolorektal cancer [45]. T-celler spiller en vigtig rolle i immunresponset. TCR er ansvarlig for anerkendelse af antigener, herunder tumorantigener bundet til større histokompatibilitetskompleks (MHC) molekyler. TCR-komplekser indeholder en TCR-heterodimer og fire CD3 underenheder: CD3-gamma, -delta, -epsilon og -zeta. CD3-komplekset er afgørende for T-celle-udvikling samt T-cellefunktion [46]. Akkumulerende beviser tyder på, at immunceller spiller vigtige roller i udviklingen og progressionen af ​​cancer afhængig af deres tilstand af differentiering og cytokin signalering i tumormikromiljøet. CD8 + cytotoksiske T-lymfocytter, CD4 + T-hjælper (Th) 1-celler og naturlige dræberceller (NK) celler fungerer som store antitumor effektorceller, hvorimod CD4 + Th2-celler, myeloide afledte suppressorceller (MDSCs) synes at fremme tumorudvikling [47].

i denne undersøgelse viste vi, at prognostisk indeks baseret på otte genetiske polymorfier var en uafhængig forudsigende faktor for overlevelsen af ​​patienter med NSCLC efter operationen. Den prognostiske indeks kan bidrage til at forudsige patienters prognoser mere præcist, når det anvendes som supplement til patologiske stadium, den mest kraftfulde forudsigelse af prognose efter kirurgisk resektion af NSCLC, derfor er særlig anvendelige til udvælgelse af patienter, der kan have gavn af adjuvans kemoterapi. Fordi den aktuelle undersøgelse delvis gentaget vores tidligere undersøgelser af sammenhængen mellem de otte SNPs og patientoverlevelse ved hjælp af et relativt stort antal patienter, reducerede risiko for falske positive associationer forventes. Det er imidlertid den prognostiske indeks, som skal yderligere testet i fremtidige prospektive undersøgelser, herunder kliniske forsøg. Derudover er yderligere undersøgelser nødvendige for at forstå de roller de gener i lungekræft og for at præcisere sammenhængen mellem SNP’er og prognose.

Som konklusion, denne undersøgelse viser, at et panel af otte SNPs kunne være nyttigt at identificere patienter med en højere risiko for recidiv og død efter kirurgisk resektion af NSCLC, og derved bidrage til at vælge patienter til adjuverende kemoterapi. Yderligere undersøgelser er nødvendige for at bekræfte gyldigheden af ​​disse SNPs i andre etniske befolkningsgrupper.

Støtte Information

S1 Table. Oversigt over de udvalgte og genotypede SNP’er og overlevelse resultater

doi:. 10,1371 /journal.pone.0140216.s001

(DOCX)

S1 Fig. Kaplan-Meier-kurver over total overlevelse og sygdomsfri overlevelse efter genotyper

CD3EAP

rs967591G . A, A);

TNFRSF10B

rs1047266 C T, B);

Akt1

rs3803300 A G, C);

C3

rs2287845T C, D);

HOMER2

rs1256428 G A, E);

GNB2L1

rs3756585 T G, F);

ADAMTSL3

rs11259927 C T, G); og

CD3D

rs3181259 C T, H).

P

værdier ved Log-rank test

doi:. 10,1371 /journal.pone.0140216.s002

(PPTX)

Tak

Denne undersøgelse er støttet af R & U-program for MKE /Keit (10040393, udvikling og kommercialisering af molekylære diagnostiske teknologier til lungekræft gennem klinisk validering)

.