PLoS ONE: Synergistisk Association of PTGS2 og CYP2E1 genetiske polymorfier med lungekræft Risk i det nordøstlige Chinese

Abstrakt

Baggrund

Lungekræft er den mest almindelige årsag til cancer-relaterede dødsfald på verdensplan. Formålet med denne undersøgelse var at undersøge sammenhængen fem udførligt-undersøgte polymorfier i

PTGS2

(rs689466, rs5275, rs20417) og

CYP2E1

(rs2031920, rs6413432) gener med risiko for lungekræft i en stor nordøstlige kinesiske befolkning.

Metodologi /vigtigste resultater

Dette er et hospital-baseret case-kontrol undersøgelse med 684 patienter med lungekræft og 604 kræft-fri kontrol. Genotypebestemmelse blev udført ved anvendelse af PCR-LDR metoden. Data blev analyseret ved anvendelse Haplo.stats og MDR-programmer. Der var signifikante forskelle mellem patienter og kontroller i allel /genotype fordelinger af rs5275 (

P

= 0,002 /0,003) og rs6413432 (

P

= 0,037 /0,044), samt i genotype distributioner af rs689466 (

P

= 0,02). Risikoen for lungekræft er forbundet med rs5275-C mutant allel blev reduceret med 60% (95% CI [konfidensinterval]: 0,21 til 0,74;

P

= 0,004) under recessive model. Bærere af rs689466-G mutant allel havde en 28% (95% CI: 0,57-0,92;

P

= 0,008) reducerede risiko for at udvikle lungekræft i forhold til AA genotype luftfartsselskaber. I haplotypeanalyse, haplotype GCCT (i rækkefølge efter rs689466, rs5275, rs2031920 og rs6413432) faldt odds for lungekræft med 28% (95% CI: 0,51-0,93;

P

= 0,019) efter justering for confounding faktorer, hvorimod haplotype attt havde 1,49 gange (95% CI: 1,21-1,79;

P

= 0,012) øget risiko for lungekræft. Ved hjælp af MDR-metoden, blev den samlede bedste model herunder rs5275, rs689466 og rs6413432 polymorfier identificeret med en maksimal test nøjagtighed på 66,1% og en maksimal krydsvalidering sammenhæng i 10 ud af 10 (

P

= 0,003).

konklusioner /betydning

Vores resultater viste en potentielt synergistisk sammenslutning af

PTGS2

CYP2E1

polymorfier med den underliggende årsag til lungekræft i det nordøstlige kinesisk.

Henvisning: Guo S, Li X, Gao M, Kong H, Li Y, Gu M, et al. (2012) Synergistisk Association of PTGS2 og CYP2E1 genetiske polymorfier med lungekræft Risk i det nordøstlige kinesisk. PLoS ONE 7 (6): e39814. doi: 10,1371 /journal.pone.0039814

Redaktør: Sai Yendamuri, Roswell Park Cancer Institute, USA

Modtaget: 14. marts 2012; Accepteret: 27. maj 2012; Udgivet: 25 juni, 2012 |

Copyright: © 2012 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

Lungekræft er den mest almindelige årsag til cancer-relaterede dødsfald på verdensplan. Reduktionen af ​​tobaksforbruget er i øjeblikket den vigtigste strategi for at reducere lungekræft byrde. identifikation af gener involveret i forårsager sygdommen, kan imidlertid bidrage til at opdage de underliggende mekanismer og føre til en omfattende forebyggelsesstrategi samt målrettet terapi [1]. Nogle personer er mere modtagelige for lungekræft end andre, og viden til forklaringen på denne inter-individuelle forskelle i modtagelighed er vigtig med henblik på at udvikle metoder, der kan forudsige risikoen [2]. Selv almindelige genetiske varianter involveret i lungekræft er blevet identificeret af genom-dækkende forbindelsesundersøgelser, forbliver detaljerede oplysninger om de genetiske faktorer, der skal belyses. Det forekommer, at sjældnere genetiske varianter vil sandsynligvis udgøre hovedparten af ​​den individuelle følsomhed [1]. Kandidaten gen tilgang, der beskæftiger sig med tidligere identificerede gener, der menes at deltage i sygdommens patofysiologi, er stadig ansat som et nyttigt redskab.

I denne undersøgelse prostaglandin-endoperoxid syntase 2 (PTGS2) og cytochrom P450, familie 2, underfamilie E, polypeptid 1 (CYP2E1) blev valgt som kandidatgener modtagelige for lungekræft baseret på deres kritiske involvering i mekanismen for lunge carcinogenese [3], [4].

PTGS2

er en meget inducerbart gen, aktiveres af cytokiner, vækstfaktorer, onkogener og kemiske carcinogener [5]. Funktionelle undersøgelser antyder, at PTGS2 spiller en rolle i carcinogenese og overudtrykkes i mange humane maligniteter [6], [7], især i lungeadenocarcinom og pladecellecarcinom [8], [9]. CYP2E1 er en ethanol-og lægemiddel-metaboliserende enzym, der kan aktivere procarcinogens og hepatotoxicants, og generere reaktive ilt arter [10], [11]. Desuden kan CYP2E1 aktivere human-carcinogener, herunder benzen og N-nitrosaminer fundet i cigaretrøg [12], [13]. På grund af disse vigtige funktioner, blev PTGS2 og CYP2E1 gener undersøgt som logiske kandidater til lungekræft modtagelighed

Mange undersøgelser har evalueret sammenslutningen af ​​polymorfier i PTGS2 og CYP2E1 gener med lungekræft.; dog har resultaterne været inkonsekvent, og de biologiske virkninger baseret på statistisk ræsonnement er stadig undvigende. I betragtning af betydningen af ​​etniske forskelle i de genetiske effekter på komplekse sygdomme og det faktum, at genetiske markører for foreslåede gen og sygdom varierer i frekvens på tværs af befolkningsgrupper, vi evalueret fem grundigt undersøgt polymorfier i

PTGS2

(rs689466, rs5275 , rs20417) og

CYP2E1

(rs2031920, rs6413432) gener i en stor nordøstlige kinesiske befolkning til at undersøge deres sammenslutninger, både enkeltvis og i kombination, med risiko lungekræft.

Metoder

studiepopulation

det var et hospital-baseret case-kontrol undersøgelse med i alt 1286 emner fra den nordøstlige Kina (Harbin by, Heilongjiang provins). Alle emner var lokale beboere i Han afstamning. Der var studiepopulation inkluderet 684 patienter klinisk diagnosticeret som lungekræft og 602 aldersmatchede kræft-fri kontrol. Undersøgelsen blev godkendt af den etiske komité i Harbin Medical University, og gennemføres i overensstemmelse med erklæringen fra Helsinki principper. Alle individer underskrev skriftligt informeret samtykke.

Diagnostiske kriterier og demografiske karakteristika

Lungekræft blev diagnosticeret ved røntgenbillede af brystet og enten høj opløsning computertomografi (CT) eller forbedret CT eller PET-CT-scanning og blev patologisk bekræftet ved biopsi. Kliniske undertyper af lungecancer bestod af pladecellekræft, adenocarcinom, småcellet cancer og uspecificerede lungekræft. Alder og køn blev registreret når emnerne blev rekrutteret. Krop vægt i kg og højden i meter blev målt til at beregne body mass index (BMI, kg /m

2). Status for rygning og alkoholindtagelse blev defineret på tidspunktet for undersøgelsen. Rygning blev kategoriseret som aldrig nogensinde eller nuværende rygning (mindst én cigaret om dagen). Drinking blev kategoriseret som aldrig nogensinde eller strøm drikke. Her omhandlede aktuelle drikke til forbrug af mindst en alkoholisk drik i de seneste 30 dage.

Genotypebestemmelse

Blodprøver (2 ml) blev opsamlet og genomisk DNA blev ekstraheret fra hvide blodlegemer under anvendelse af den TIANamp Blood DNA Kit (Tiangen Biotect [Beijing] Co, LTD). Genotypebestemmelse blev udført ved anvendelse af PCR-LDR (ligase påvisningsreaktioner) metode ved ABI 9600-system (Applied Biosystems, USA) [14]. Cykling parametre var følgende: 94 ° C i 2 min; 35 cykler 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. For hver polymorfi, at to specifikke prober diskriminere de specifikke baser og en fælles probe blev syntetiseret. Den fælles probe blev mærket ved 3′-enden med 6-carboxy-fluorescein og phosphoryleret ved 5′-enden. De reagerende betingelser LDR var: 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

Sammenligninger mellem lungekræft patienter og kontroller blev udført af uparret t-test for kontinuerlige variable og ved χ

2 test for kategoriske variable. For at undgå grov genotype fejl blev alle polymorfier kontrolleret for overensstemmelse med Hardy-Weinberg ligevægt på en kontingenstabel af observerede-versus-forudsagt genotypefrekvenser ved hjælp Pearson χ

2 test eller Fishers eksakte test. Genotyper blev sammenlignet ved logistisk regressionsanalyse under antagelser om additiv, dominerende og recessive modeller af arv, hhv. Statistisk signifikans blev defineret som

P

. 0,05

Haplotypefrekvenser blev estimeret ved hjælp af haplo.em programmet, og odds ratio (periferi) og 95% konfidensinterval (CI) blev anslået ved haplo.cc og haplo.glm programmer ifølge en generaliseret lineær model [15]. Desuden blev haplo.score bruges til at modellere et individs fænotype som en funktion af hver udledte haplotype, der blev vægtet med deres estimerede sandsynlighed at udgøre haplotype tvetydighed. Den haplo.em, haplo.glm, og haplo.score 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).

Interaction analyse blev udført i open source MDR-software (version 2.0) (www.epistasis.org) [16] , [17]. Alle mulige kombinationer af en til fire polymorfier blev konstrueret ved anvendelse MDR konstruktiv induktion. Derefter en Bayes klassifikator 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

De demografi og risikofaktorer i studiepopulation er sammenfattet i tabel 1. sager og kontroller var godt matches af alder. Mand køn, rygning, alkohol og højere BMI-niveau var forbundet med øget risiko for lungekræft. Blandt alle lungekræftpatienter, at undertype af adenocarcinom, pladecellekræft, småcellet kræft, og uspecificerede kræft tegnede sig for 37,54%, 32,26%, 20,83%, og 9,38% hhv.

Single- locus analyse

med hensyn til rs20417, hyppigheden af ​​muterede homozygot var nul i dette studie befolkning, selv om dens mindre allel frekvens blev anslået til 7% i Beijing Han-kinesere, og 41% i nigerianere (HapMap database). Genotypen fordelinger af de andre fire polymorfier fulgte Hardy-Weinberg ligevægt i kontrolgrupperne (

P

0,05). Som vist i tabel 2, blev signifikant forskel mellem lungekræft patienter og kontroller observeres i allel og genotype fordelinger af rs5275 (P

allel = 0,002 og P

genotype = 0,003) og rs6413432 (P

allel = 0,037 og P

genotype = 0,044), og i genotype fordelinger af rs689466 (P = 0,02). Baseret på magten beregning, nærværende undersøgelse af 684 patienter og 602 kontroller havde 83,8% magt til at påvise en signifikant sammenhæng for rs5275.

Især for rs5275, risikoen forbundet med mutant allel eller genotype blev reduceret med 27% (95% CI: 0,6-0,9;

P

= 0,002) under den additive model, med 25% (95% CI: 0,59 til 0,95;

P

= 0,017) under den dominerende model, og med 60% (95% CI: 0,21-0,74;

P

= 0,004) under recessive model. Med hensyn til rs689466, bærere af mutant G allelen havde en 28% reduceret risiko for at udvikle lungekræft (95% CI: 0,57-0,92;

P

= 0,008) i forhold til AA luftfartsselskaber (tabel 2). En signifikant forskel blev identificeret for rs6413432 i forbindelse med lungekræft under tilsætningsstoffet (OR = 0,82; 95% CI: 0,68-0,99;

P

= 0,042) og dominerende (OR = 0,75; 95% CI: 0,6 -0,95;

P

= 0,016) modeller. Ingen signifikant sammenhæng blev fundet for rs2031920 under de tre genetiske modeller.

Genotype-fænotype-analyse

I betragtning af forskellene i antropometriske egenskaber mellem lungekræftpatienter og kontroller, var det interessant at undersøge deres sammenhæng med de undersøgte polymorfier. Vi observerede signifikant sammenhæng mellem rs5275 og køn (χ

2 = 6,07;

P

= 0,048), samt en borderline sammenslutning af rs5275 med rygning (χ

2 = 5,16;

P

= 0,066). blev ikke observeret nogen signifikant sammenhæng med andre polymorfier med antropometriske karakteristika (data ikke vist).

haplotypeanalyse

Haplotypefrekvenser af de fire undersøgte polymorfier blev beregnet og sammenlignet mellem cases og kontroller (tabel 3) . Hyppigheden af ​​haplotype attt (i rækkefølge efter rs689466, rs5275, rs2031920 og rs6413432) var signifikant højere (

P

= 0,02) hos patienter end i kontrollen efter statistisk korrektion, mens hyppigheden af ​​haplotype GCCT var signifikant lavere (

P

= 0,034) hos patienter. Efter tildeling den hyppigste haplotype ATCT som reference, haplotype GCCT faldt odds for lungekræft med 28% (95% CI: 0,51 til 0,93;

P

= 0,019, studere magt = 97,7%) efter justering for alder , køn, rygning og drikkeri. I modsætning hertil haplotype attt havde en 1,49 gange. (95% CI: 1,21-1,79;

P

= 0,012, undersøgelse effekt: 82,1%) øget risiko

Interaction analyse

En udtømmende MDR analyse, der evaluerede alle mulige kombinationer af fire undersøgte polymorfier er sammenfattet i tabel 4. Hver bedste model blev ledsaget med sin test nøjagtighed, cross-validering konsistens og betydeligt niveau, som bestemt ved permutation test. Den overordnede bedste MDR model inkluderet rs5275, rs689466 og rs6413432 polymorfier. Denne model havde en maksimal test nøjagtighed på 66,1% og en maksimal krydsvalidering sammenhæng i 10 ud af 10. Denne model var signifikant på 0,003 niveau, hvilket indikerer, at en model denne gode eller bedre kun blev observeret af tre gange ud af 1000 permutationer og var således usandsynligt under nulhypotesen af ​​null forening.

diskussion

i denne undersøgelse fandt vi signifikante sammenslutninger af

PTGS2

CYP2E1

polymorfier med modtagelighed for lungekræft i nordøstlige kinesisk. Som impliceret ved haplotype og interaktion analyser, fandt vi potentielt synergistisk virkning mellem disse to gener, som styrker enkeltstrengede locus resultater og bidrager til stærk modtagelighed for lungekræft. Til vores viden, er dette den første case-kontrol undersøgelse undersøger fælles effekt af

PTGS2

CYP2E1

gener på lungekræft.

Selvom kandidat gen tilgang kan ikke erstatte genomet-sammenslutning studie i udrede genetik komplekse træk, er det stadig et vigtigt alternativ strategi, især i forbindelse med passende stikprøvestørrelser, etniske homogene populationer, og solid biologisk beviser for de pågældende gener. For at generere solide data, er det blevet foreslået, at en stor stikprøve involverer 1000 forsøgspersoner i hver gruppe er nødvendig [18]. Trods at kun 684 patienter og 602 kontrolpersoner blev indskrevet i denne undersøgelse i betragtning af store forskelle i genetiske distributioner, a priori power beregning viste, at denne undersøgelse havde 80% strøm for at detektere loci af realistisk effekt størrelse. Desuden vores forsøgspersoner var etnisk homogene og lokale beboere i Harbin by, et sted, hvor forekomsten af ​​lungekræft er relativt højt sandsynligt på grund af den indendørs luftforurening fra de uventilerede kul-drevne ovne [19]. Desuden genotyper af undersøgte polymorfier var i Hardy-Weinberg ligevægt i kontroller, hvilket tyder resultaterne sandsynligvis ikke vil blive påvirket af genotypebestemmelse fejl eller befolkning lagdeling. Endvidere udvælgelse af gener og polymorfier var baseret på stærke biologiske, genetiske og epidemiologiske betegnelser [20] – [23]. Men i betragtning af kompleksiteten af ​​lungekræft, bør vores foreløbige resultater betragtes som hypotese behøver at blive testet i større veldesignede undersøgelser,.

For nylig, flere globale metaanalyser har sammenfattet de enkelte resultater om

PTGS2

CYP2E1

gener og bekræftede signifikant beskyttende virkning af rs5275, rs2031920 og rs6413432 mutant alleler på lungekræft [4], [24], [25]. I den aktuelle undersøgelse, vi identificeret, at bærere af mutant alleler af rs689466, rs5275 og rs2031920 blev ved bemærkelsesværdigt reduceret risiko for lungekræft. At udvide resultaterne, rapporterede vi en potentiel synergi mellem

PTGS2

CYP2E1

gener på risiko lungekræft, som afspejles i haplotype og interaktion analyser. På trods af den marginale sammenslutning af rs6413432 i single-locus analyse sammenlignet med haplotype ATTA (i rækkefølge efter rs689466, rs5275, rs2031920 og rs6413432), blev risikoen størrelsesorden forbundet med haplotype attt bemærkelsesværdigt augmented og var uafhængig af de traditionelle risikofaktorer, viser et bidrag af rs6413432-T allelen lungekræft modtagelighed. Men i nærværelse af rs689466-G og rs5275-C alleler, er risikoen tildelende rolle rs6413432-T-allelen blev markant svækket viser en 28% reduktion af risiko for haplotype G-C-C-T. Brug af MDR-metoden, som er ikke-parametrisk og genetisk model-fri i design [26], konstruerede vi den samlede bedste model omfatter polymorfismer rs5275, rs689466 og rs6413432 med stærke synergistiske virkninger. Da den patofysiologiske mekanisme ligger til grund for interaktion er endnu ukendt, vi spekulere, at

PTGS2

CYP2E1

gener kan interagere med hinanden for at spille en rolle i lunge carcinogenese. Desuden overvejer de divergerende genetiske profiler, såsom de ikke-muterede rs20417 i vores studiepopulation, er det nødvendigt at etablere en uafhængig database over genetiske markører for lungekræft i hver etnisk gruppe. Desuden genotype data fra

PTGS2

CYP2E1

gener, der inkorporerer den haplotypen og synergi analytisk strategi ville lette identifikationen af ​​personer med høj risiko for at udvikle lungekræft fremover klinisk screening.

Nogle begrænsninger bør overvejes, når fortolkningen af ​​resultaterne. 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 fem polymorfier i

PTGS2

CYP2E1

gener og ikke dækker hele genomiske sekvenser af generne, og derfor kan vi under-vurdere de genetiske effekter af andre genetisk markører, tredje, data om de cirkulerende PTGS2 og CYP2E1 niveauer er tilgængelige, hvilket gør os i stand til at sammenligne deres niveauer på tværs genotyper. Den immunocytokemiske analyse af PTGS2 udtryk er i gang for at opdage eventuelle genotype-fænotype forening [27]. For det fjerde stikprøvestørrelse på denne undersøgelse var relativt lille, således at vores resultater skal valideres i en større population.

For at opsummere, vores resultater viste en potentielt synergistisk effekt mellem

PTGS2

CYP2E1

gener på den underliggende årsag til lungekræft i det nordøstlige kinesisk. Desuden denne undersøgelse rejser spørgsmålet om divergerende genetiske profiler på tværs af forskellige etniske grupper. Denne undersøgelse giver dokumentation for yderligere undersøgelser på patofysiologiske mekanismer

PTGS2

CYP2E1

gener i lungekræft.