PLoS ONE: rs4919510 i HSA-mir-608 er forbundet med Outcome men ikke Risiko for kolorektal Cancer

Abstrakt

Baggrund

Tyktarmskræft er den tredje mest hændelse kræft og årsag til kræft- relaterede dødsfald i USA. MikroRNA’er, en klasse af små ikke-kodende RNA’er, er blevet impliceret i patogenesen og prognose af colorektal cancer, selv om kun få undersøgelser har undersøgt sammenhængen mellem kimcellelinje mutation i microRNA med risiko og prognose. Vi undersøgte derfor sammenhængen mellem en SNP i

HSA-mir-608

, der ligger inden for 10q24 locus, og tyktarmskræft.

Metoder og Resultater

En kohorte bestående af 245 tilfælde og 446 kontroller blev genotype for rs4919510. Hyppigheden af ​​GG genotypen var signifikant højere i afroamerikanere (15%) sammenlignet med kaukasiere (3%) kontroller. Der var ingen signifikant sammenhæng mellem rs4919510 og kolorektal cancer risiko (African American: OR

GG

vs

CC 0,89 [95% CI, 0,41-1,80].) (Kaukasisk: OR

GG

vs.

CC 1,76, ([95% CI, 0,48-6,39]). Men vi har overholdt en forening med overlevelse. Det GG genotype var forbundet med en øget risiko for død hos kaukasiere (HR

GG

vs.

CC 3,54 ([95% CI, 1,38-9,12]) og med en reduceret risiko for død i afrikanske amerikanere (HR

GG

vs.

CC 0,36 ([95 % CI 0,12-1,07)

konklusioner

Disse resultater tyder på, at rs4910510 kan være forbundet med kolorektal overlevelse kræft på en måde, der er afhængig af race

Henvisning:.. Ryan BM, McClary AC, Valeri N, Robinson D, Paone A, Bowman ED, et al. (2012) rs4919510 i

HSA-mir-608

er forbundet med Outcome men ikke risiko for tyktarmskræft. PLoS ONE 7 . (5): e36306 doi: 10,1371 /journal.pone.0036306

Redaktør: Paolo Peterlongo, IFOM, Fondazione Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, Italien

modtaget: 9. februar 2012; Accepteret: 31 Marts 2012; Udgivet: 11 maj, 2012 |

Dette er en åben-adgang artiklen, fri for alle ophavsrettigheder, og kan frit gengives, distribueres, overføres, ændres, bygget på, eller på anden måde bruges af alle til ethvert lovligt formål. Værket gøres tilgængeligt under Creative Commons CC0 public domain dedikation

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af Intramural Research Program for National Institutes of Health, National Cancer Institute, Center for Cancer Research og delvist af National Cancer Institute center of Excellence for integration af kromosom Biologi og Genetik. Ingen yderligere eksterne midler modtaget for denne undersøgelse. 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

Kolorektal karcinom er den tredje mest hændelse kræft og årsag til kræft-relaterede dødsfald i USA. Skøn for 2011 forudser 141,210 nye tilfælde af kolorektal cancer og 49,380 dødsfald [1]. I de seneste ti år har der været betydelige fremskridt i vores forståelse af den naturlige historie og molekylære mekanismer bag kolorektal cancer udvikling. Desuden har materielle retningslinjer for screening blevet udviklet af den amerikanske Forebyggende Services Task Force. er også blevet opnået Terapeutiske forbedringer, især efter godkendelse i 2004 af bevacizumab (Avastin®) for fremskreden sygdom. På trods af disse fremskridt, har de fem-års overlevelse for tarmkræft øget kun ~ 5 procentpoint i de seneste år [1].

Selv om denne overlevelse tendens gælder for både afroamerikanere og kaukasere, en umiddelbart indlysende sundhed ulighed findes for afroamerikanere. Efter alder 65, afroamerikanere har en omtrentlig 25% større sandsynlighed for at udvikle kolorektal cancer i forhold til kaukasiere [1], [2]. Desuden blev kolorektal cancer incidens i afrikanske amerikanere i 2007 skønnes at være stort set den samme som i 1975, mens kaukasiere har oplevet en 17-procentpoint fald i forekomsten. Tyve fire procent af tarmkræft opdages på sent tidspunkt i afroamerikanere, mod 19% i kaukasiere. Dette kan delvis forklare den betydeligt værre samlede overlevelsesrate i afrikanske amerikanere, der har en 15% øget risiko for at dø af kolorektal cancer i forhold til kaukasiere [1], [2].

microRNA (miRNA) er en klasse af små, ikke-kodende RNA’er bestående af ca. 22-25 nukleotider i deres forarbejdet, modne form. Til dato har over 1000 miRNA blevet opdaget i mennesker, med nogle skøn forudsiger en endelig optælling af flere tusinde [3], [4], Fysiologisk miRNA fungere som en rheostat, finjustering translationel output gennem målrettet mRNA binding og undertrykkelse. Målet repertoire af en miRNA defineres primært ved sin

frø

sekvens, nukleotiderne 2-6 i 3′-enden af ​​sin modne form. En række patologiske foreninger er blevet tilskrevet ændret miRNA-netværk især i kræft med miRNA i stand til at fungere som både onkogener og tumor undertrykkere [5], [6], [7].

Talrige undersøgelser har knyttet både afvigende udtryk og genetisk variation i miRNA til kolorektal cancer risiko, diagnose, prognose, og lægemiddelrespons [8], [9], [10], [11]. Single nukleotid polymorfier (SNP) i miRNA kan påvirke deres biogenese, behandling og /eller målsted bindende i en række forskellige måder, som fremhævet i vores seneste gennemgang [12]. For eksempel, da microRNA behandles i en trinvis måde fra

pri

til

pre

til en moden streng, en proces styret af stereotype sekundær struktur, man kan konceptualisere hvordan et enkelt basepar ændring kan påvirke behandlingen eller anerkendt vejledning komponenter [12]. Alternativt kan en SNP i den modne sekvens ændre target websted interaktioner ved enten at styrke eller svække hybridiseringskinetik, eller hvis i frøet rækkefølge, det kan i væsentlig grad omdanne målet bibliotek af miRNA selv. Interessant, forekomsten af ​​disse SNPs i miRNA er betydeligt lavere end forudset i den resterende del af genomet, taler til den evolutionære bevarelse og betydningen af ​​disse små biomolekyler [13], [14]. Imidlertid har et par rapporter for nylig fremhævet en sammenhæng mellem disse lave frekvens germline variationer og kræftrisiko og /eller prognose [12].

Tab af heterozygositet i 10q24 locus er blevet rapporteret i en række menneskelige kræftformer, herunder men ikke begrænset til kolorektal, prostata, pancreas og hjerne [15], [16], [17], [18]. Trods talrige undersøgelser af en mulig tumorsuppressorgen i denne hotspot, er stærke beviser mangler [19]. Interessant

HSA-mir-608

, en microRNA hvoraf næsten intet er kendt funktionelt, ligger i en intron af

SEMA4G

i denne region. Endvidere

HSA-mir-608

huser et SNP, rs4919510, i bp 22 i sin modne 25 bp sekvens. Dette C-G polymorfi er almindelig i flere populationer. Her rapporterer vi, at rs4919510 kønscellelinie polymorfi inden

HSA-mir-608

er associeret med colorectal overlevelse cancer, i et løb-specifik måde.

Materialer og metoder

Etik erklæring

Alle deltagere gav skriftligt informeret samtykke. Protokollen var i overensstemmelse med Helsinki-deklarationen og godkendt af Institutional Review Boards of National Cancer Institute. etik fritagelse nummer er 11289.

studiepopulation: Den NCI-University of Maryland Colorectal Cancer Case-Control Study

Undersøgelsen bestod af 691 forsøgspersoner. Incident kolorektal cancer tilfælde (n = 245) og kontroller (n = 446) blev rekrutteret 1992-2003 og 1998-2003, henholdsvis fra den større Baltimore, Maryland-området. Kontrollerne blev optjent fra både et hospital (n = 236) og et fællesskab indstilling (n = 210). Inklusionskriterierne og eksklusionskriterier er tidligere beskrevet [20]. Kort fortalt forsøgspersoner selvrapporteret kaukasisk eller afrikansk-amerikanere født i USA, og blev udelukket, hvis de selvrapporterede en historie af kræft end tyk-, HIV, HBV, HCV, eller iv stofmisbrug, blev institutionaliseret, eller havde en psykisk lidelse. Information til at bestemme sygdom stadie, behandling og overlevelse blev opnået fra medicinske journaler og patologi rapporter, Social Security Død Index, og National Død Index. Sygdom iscenesættelse blev afsluttet i henhold til tumor-node-metastaser system amerikanske Blandede kræft. Overlevelsen periode blev bestemt ud fra datoen for indlæggelse til operation til dato for sidste afsluttede søgen efter døden poster i Social Security Død Index (2010). Informeret samtykke blev opnået fra alle deltagere, og epidemiologiske spørgeskemaer herunder, personlige historie, familie sygehistorie, fortid sygehistorie, tobak historie, kosten information, og information om arbejdsmiljø, blev indgivet til alle fag. Undersøgelsen blev godkendt af de institutionelle anmeldelse bestyrelser de deltagende institutioner.

Kaplan Meier overlevelseskurver skildrer forholdet mellem rs4919510 og kolorektal cancer overlevelse i A) kaukasere (n = 145) og B) afroamerikanere (n = 94). Censurerede individer er angivet med en lukket kreds.

Genotypning.

Genomisk DNA blev isoleret fra buffy coat eller kolorektal væv ved hjælp af Qiagen FlexiGene DNA Kit eller DNAeasy væv kit, henholdsvis ( Qiagen, Valencia, CA). Cases og kontroller blev genotypebestemmes hjælp af Taqman assay (Life Technologies, Carlsbad, CA) for rs4919510 i

mir-608 dele på Ohio State University Genotypning Core. Sagen, kontrol, negative kontroller, og dobbelte prøver blev tilfældigt fordelt til orden af ​​behandling, med 10% dubletter til at teste både inter- og intra-plade konkordans. Alle involverede parter i genotypning blev blindet for sagen, kontrol, og duplikere status af prøverne. Prøver, der undlod at genotype blev registreret som ubestemt. Både inter- og intra-plade dubletter var 100% overensstemmende. Færdiggørelsen sats var 98%.

KRAS mutation analyse.

Prøver med tumorvæv blev sendt til KRAS mutation analyse på Bioserve (BioServe Biotechnologies, Ltd Beltsville, MD). DNA blev ekstraheret under anvendelse af Trizol ™ ifølge producentens anvisninger. Følgende mutationer blev vurderet: kodon 12 (nukleotid 1; 0,8%), kodon 12 (nukleotid 2; 20%), kodon 13 (nukleotid 1; 2,3%) og kodon 61 (nukleotid 3; 0,8%). Data i denne undersøgelse er vist som normalt eller mutant for nogen af ​​mutationerne skitseret ovenfor (26% samlet).

Statistisk analyse.

Statistiske analyser blev udført ved anvendelse af STATA 11,0 (College Station, TX). En p-værdi på mindre end 0,05 blev anvendt som kriterium for statistisk signifikans, og alle statistiske tests var to-sidede. Afgange fra Hardy-Weinberg ligevægt blev bestemt ved hjælp af en χ

2 test. Odds ratio (OR) og deres tilsvarende konfidensinterval 95% (CI) blev estimeret ved hjælp af en univariable ubetinget logistisk regressionsmodel og en justeret model, der omfattede kovariater alder (kontinuerlig) og køn (kategoriske). Hazard ratio (HR) og 95% CI blev estimeret ved hjælp af en univariable Cox proportionel risiko regressions model og en justeret model for kovariater alder (kontinuerlig), køn (kategoriske) og stadium af sygdommen (kategoriske). Overlevelse tid blev beregnet ud fra datoen for kirurgi til datoen for enten sidst kendte opfølgning (sidste NDI opdatering 12/31/2008) eller dato for død på grund af kolorektal cancer. Af de 245 patienter, der var 117 arrangementer, 52 som var i afroamerikanere, hvoraf 45 var i kaukasiere. Proportionel risiko antagelser blev verificeret ved visuel inspektion af log-log plots og bruge en ikke-nul hældning test af Schoenfeld residualerne [21] (p = 0,91 for afroamerikanere, p = 0,79 for kaukasiere). Metoden til Kaplan og Meier blev brugt til plotte genotyper og overlevelse, hvor dødsfald som følge af kolorektal cancer blev igen betragtet som slutpunktet. Disse grafer blev dannet ved anvendelse SigmaPlot 12,0 (Systat Software, San Jose, CA). Signifikans blev testet under anvendelse af log-rank-metoden. Tests for lineær tendens blev også udført ved at inkludere genotypen variabel i modellen som en kontinuerlig ordinal variabel (

P

trend). Forskelle i rs4919510 genotyper i normal versus mutant KRAS tumorer blev vurderet ved hjælp af Fishers eksakte test.

Resultater

Undersøgelse befolkning og miR-608 genotype analyse

Vi undersøgte sammenhængen mellem rs4919510 , en SNP i den modne sekvens af

HSA-mir-608

, med hensyn til risiko og sygdom resultat i 245 kolorektal kræfttilfælde og 446 kontroller. Relevante befolkningskarakteristika er beskrevet i tabel 1. Samlet set tilfælde ikke adskiller sig fra kontrol i form af alder eller race; imidlertid ikke tilfældet kohorte indeholdt betydeligt flere mænd end hver respektiv kontrolgruppe (befolkning, hospital, eller i alt) (tabel 1). Den mindre allel frekvens [22] af rs4919510 var signifikant højere i afroamerikanere, sammenlignet med kaukasiere; 40,5% og 17,5% (Tabel 2). Hertil kommer, at hyppigheden af ​​GG genotypen var signifikant højere i afroamerikanere (15%) sammenlignet med kaukasiere (3%) kontrol efter aftale med observationer for denne SNP i HapMap [23]. Da hyppigheden af ​​rs4919510 genotyper der ingen forskel på hospital og befolkning kontrolgrupper, er alle analyser præsenteres efter den samlede kontrolgruppe (tabel 2 og 3). Rs4919510 ikke afvige fra Hardy-Weinberg ligevægt proportioner i enten befolkningen eller hospital kontroller.

Ingen sammenhæng mellem rs4919510 og kolorektal cancer risiko

GG eller CG genotyper af rs4919510 var ikke associeret med kolorektal kræftrisiko (tabel 2). I den samlede befolkning, frekvensen af ​​GG genotypen var 8% i tilfælde, og 8% i kontrol. I afroamerikanere blev GG genotypen repræsenteret i 15% af kontrollen, og 13% af tilfældene, svarende til en justeret OR på 0,89 (95% CI, 0,41-1,80). I kaukasiere, GG genotypen var til stede i 3% af kontroller, og 5% af tilfældene, med en OR på 1,76, (95% CI, 0,48-6,39). Der er ingen sammenhæng mellem SNP og KRAS mutation status i hele kohorten. I afroamerikanere, var det bemærkelsesværdigt, at GG genotypen ikke blev observeret i mutant KRAS tumorer, men forskellen nåede ikke statistisk signifikans (figur S1).

associering mellem rs4919510 og kolorektal cancer overlevelse

Vi fandt en signifikant sammenhæng mellem rs4919510 og kolorektal cancer overlevelse. I kaukasiere, den homozygote variant genotype, GG, var forbundet med en betydelig stigning i risikoen for at dø af tarmkræft repræsenteret ved en univariable hazard ratio (HR) på 3,54 (95% CI, 1,38-9,12), som forblev signifikant efter justering for alder, køn, histologi og scene i vores multivariable model; HR

GG

vs.

CC 2,95 (95% CI, 1,13-7,71) (tabel 3) (figur 1A). CG genotype viste også en tendens til dårligt resultat, selv om sammenligningen til CC referent genotypen ikke var statistisk signifikant (tabel 3).

I afroamerikanere, observerede vi en beskyttende sammenhæng mellem GG genotype og overlevelse, selvom modellen nærmede betydning i både den justeres (HR

GG

vs

CC 0,38 [95% CI, 0,13-1,13; p = 0,082].) og ikke-justeret (HR

GG

vs

CC 0,36 [95% CI, 0,12-1,07; p = 0,066]) modeller (tabel 3) (figur 1B). Kaplan-Meier overlevelseskurver grafisk skildrer de divergerende virkninger af denne SNP i disse populationer (figur 1). Ingen signifikante overlevelse foreninger blev fundet, når rs4919510 blev analyseret uden lagdeling, eller når kohorten blev stratificeret respektive for kræft fase (tabel 3 og data ikke vist).

Diskussion

Vores resultater viser en forening mellem en kimlinie variant i

HSA-mir-608

med prognose, men ikke risiko, for kolorektal cancer. I kaukasiere, blev det forbundet med en øget risiko for dødsfald på grund af kolorektal cancer. Imidlertid blev en tendens mod den modsatte effekt observeret i afroamerikanere. Tidligere undersøgelser har også vist, hvordan løb kan modulere virkningen af ​​en SNP i colorektal cancer [24]. Af note dog mens foreningen var statistisk signifikant hos kaukasiere (n = 145), foreningen kun nærmede betydning i afroamerikanere. Dette kunne tyde på, at forholdet ikke er epidemiologisk relevant, men i betragtning af mindre antal individer i den afrikanske amerikanske gruppe (n = 94), er det måske mere reflekterende af vores energibesparende. I begge populationer blev SNP forbundet med overlevelse i en recessiv model.

Mens dette manuskript var under udarbejdelse, Xing

et al.

Offentliggjorde en undersøgelse om kolorektal cancer prognose i forbindelse med rs4919510 inden en kinesisk befolkning med 408 patienter [25]. De rapporterede, at varianten allel (C) var forbundet med en reduceret risiko for tilbagefald-fri og samlet overlevelse (HR = 0,61, 95% CI = 0,41-0,92), derfor, G allelen var forbundet med negativ resultat. Dette er generelt enighed med vores resultater i kaukasiere. Xing

et al.

Ikke omfatter en kontrol arm for at undersøge risikofaktorer foreninger, men som beskrevet ovenfor, vores resultater støtter ikke en rolle for denne SNP i kolorektal cancer. Disse undersøgelser styrke den hypotese, at der er en sammenhæng mellem rs4919510 og tarmkræft prognose, der kan være løb-specifik.

Selvom vi i øjeblikket ikke kan forklare den nøjagtige funktionelle mekanisme, hvorigennem denne SNP kan påvirke kolorektal cancer prognose, der er flere plausible hypoteser. Som nævnt før, rs4919510 ligger inden for den modne sekvens af MIR-608, og er placeret ved samlingen af ​​stilken med den kanoniske hårnål loop. Da denne stive sekundære struktur er en forudsætning for anerkendelse, og dermed behandling af forstadie miRNA ved RNAse drosha, er det muligt, at forstyrrelse af strukturen på dette kritiske punkt kan påvirke indregning og efterfølgende behandling. Hver miRNA har hundredvis af mål, og dermed en enestående forandring i en celles miRNA kinetiske profil kunne have en eksponentielt stor effekt på protein output, måske har en effekt så stort det kunne skævt, endda lidt, samlet prognose af en sygdom.

en ændring i en miRNA modne sekvens kunne også teoretisk ændre sit mål repertoire engang behandlet [26], [27]. Selvom rs4919510 ikke ligger inden frøet sekvensen af ​​MIR-608, har hybridiseringskinetik uden for denne region vist sig at være vigtige i mål-genkendelse [28]. Den nøjagtige betydning, relative vægt, og efterfølgende forskydning af præference skyldes miRNA sekvensvariationer er endnu ikke fuldt belyst, om der findes eksempler [12]. En udvidelse af dette princip kan anvendes til SNP i

HSA-mir-608

i forhold til kolorektal cancer, hvis formodede mål omfatter

BCL-xL

,

SEPT9

og

CDK6

(www.targetscan.org). Faktisk en ændring i udskrift målretning af miR-608 til nogen af ​​disse gener kan have konsekvenser direkte relateret til kræft celle overlevelse.

Interessant, Xing

et al.

Også rapporteret, at sammenhængen mellem GG genotype og dårligt resultat blev kun observeret i de patienter, der var blevet behandlet med kemoterapi, hvoraf hovedparten havde været på en FOLFOX regime. Interessant er MIR-608 forudsiges at målrette mindst 2 af de centrale enzymer involveret i aktivering af 5-FU, thymidinkinase og folylpolyglutamate syntase (www.targetscan.org). Desuden har der været flere undersøgelser undersøger variant kemoterapeutiske responsrater i kolorektal karcinom ved løb. I en undersøgelse, selv om tid til sygdomsprogression ikke var påvirket af race, en signifikant højere procentdel af kaukasiske besvaret en FOLFOX eller IROX regime [29]. Derfor kunne rs4919510 teoretisk spille en rolle i differentierede responsrater til kemoterapeutika tværs befolkninger.

Ud over en formodet funktionel sammenhæng med miR-608, kan bindingsuligevægt med SNPs i tilstødende gener ikke udelukkes. Af note, der er betydeligt mindre binding forudsagt for rs4919510 fra løbende 1000 genomer data i Afrika amerikanske befolkning, hvor kun 7 SNP’er i 2 unikke gener forudsiges at være i bindingsuligevægt med rs4919510, i modsætning til 39 SNPs i 5 unikke gener i kaukasiere (www.broadinstitute.org/mpg/snap/ldsearch.php#, r

2 0,8 og distance 500 kb). Af særlig interesse blandt listen over differentielt forbundne gen alleler i kaukasiere er leucin zipper tumorsuppressor 2 (

LZTS2

), der indeholder flere SNP’er i den første intron og 5′-UTR forudsiges at være stærkt forbundet med rs4919510. Nylige resultater fra to separate undersøgelser har vist, at knockdown af LZTS2 ekspression sensibiliserer celler til paclitaxel terapi udover antagonisering proliferation af adskillige cancercellelinier ved nedregulering af myc og cyclin D1 gennem indgreb af NF-KB-vejen [30], [ ,,,0],31]. Hvis G allel af rs4919510 er virkelig i kobling med en SNP i

LZTS2

, ekspression af dette gen kan ændres, bidrager til dårlig prognose af denne variant genotype i vores kaukasisk kohorte. er dog stadig denne hypotese, der skal undersøges.

Sammenfattende vores undersøgelse validerer den hypotese, at en SNP i den modne sekvens af

HSA-mir-608

kan påvirke prognosen for tarmkræft markant patienter. Interessant denne virkning af denne SNP synes at variere med løb, hvilket fremgår af vores resultater og andre [25]. Mens sammenhængen mellem denne SNP og kolorektal cancer overlevelse er bemærkelsesværdig som påvist i tre kohorter, bør gennemføres yderligere undersøgelser for at bekræfte race-specifikke karakter af SNP effekt. Hertil kommer, udforskning af den funktionelle rolle af denne SNP, er den mekanisme af dens interaktion med 5-FU, samt dens potentielle involvering i andre kræftformer berettiget.

Støtte oplysninger

figur S1.

rs4919510 og KRAS mutation status. Procentdel af KRAS-mutationer i rs4919510 CC, CG og GG prøver i hele befolkningen A), kaukasiere B), og afrikansk amerikanere C). Nøjagtige procenter i D). WT betegner vildtype, mut betegner mutant

doi:. 10,1371 /journal.pone.0036306.s001

(PDF)

Tak

Vi takker Majda Haznadar og Mike Bekkerman for konstruktiv analyse, feedback og kommentarer; Glenwood Trivers, Donna Perlmutter, Leoni Leonaridis og Kirurgi og Patologi afdelinger fra de deltagende sygehuse; Audrey Salabes og John Cottrell for deres bidrag til patienten periodisering; og Karen Yarrick for administrativ bistand.