PLoS ONE: Lung Cancer modtagelighed Model baseret på alder, familie historie og genetiske varianter

Abstrakt

Baggrund

Epidemiologiske og genealogiske undersøgelser tyder på, at lungekræft resultater fra de kombinerede effekter af alder, rygning, nedsat lungefunktion og genetiske faktorer. I en sag kontrol forening undersøgelse med raske rygere og lungekræfttilfælde, vi identificeret genetiske markører associeret med enten følsomhed eller beskyttelse til lungekræft.

Metode /vigtigste resultater

Vi screenede 157 kandidat enkelt nukleotid polymorfier (SNP) i en opdagelse kohorte af 439 individer (200 kontroller og 239 lungekræft tilfælde) og identificeret 30 SNPs forbundet med enten raske rygere (beskyttende) eller lungekræft (modtagelighed) fænotype. Efter genotype denne 30 SNP panel i en validering kohorte af 491 patienter (248 kontroller og 207 lungekræft) og anvendelse af de samme beskyttende og modtagelighed genotyper fra vores opdagelse kohorte blev en 20 SNP panel vælges baseret på replikation af SNP foreninger i valideringen kohorte. Efter multivariat logistisk regression analyser, herunder de valgte SNPs fra kørsler 1 og 2, fandt vi alder og familie historie af lungekræft at være betydeligt og uafhængigt forbundet med lungekræft. Numeriske scoringer blev tildelt til både SNP og demografiske data, og kombineres til at danne en simpel algoritme risiko.

Konklusioner /Betydning

betydelige forskelle i fordelingen af ​​lungekræft modtagelighed score blev fundet mellem normale kontroller og lungekræfttilfælde, som forblev efter tegner sig for forskelle i lungefunktionen. Validering i andre case-kontrol og fremtidige årgange er på vej til yderligere at definere den potentielle kliniske anvendelighed af denne model

Henvisning:. Unge RP, Hopkins RJ, Hay BA, Epton MJ, Mills GD, Black PN, et al . (2009) lungekræft modtagelighed Model baseret på alder, familie historie og genetiske varianter. PLoS ONE 4 (4): e5302. doi: 10,1371 /journal.pone.0005302

Redaktør: Iris Schrijver, Stanford University, USA

Modtaget: November 13, 2008; Accepteret: 19 mar 2009; Udgivet 23. april, 2009

Copyright: © 2009 Young 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:. Denne undersøgelse blev delvist finansieret af Forskningsrådet Sundhed i New Zealand (Grant 9101 til 3.602.829), Auckland Medical Research Foundation i New Zealand og University of Auckland (personale Research Fund), New Zealand. Denne undersøgelse blev også en del finansieret af Synergenz BioSciences gennem University of Auckland. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:. Dr. Robert Young er en videnskabelig rådgiver for Synergenz BioSciences der har, gennem universitetet af Auckland, hjalp sponsorere denne undersøgelse.

Introduktion

Mens 90% af mennesker med lungekræft har en rygning historie, kun 10-15% af kroniske rygere udvikler lungekræft tyder faktorer ud over rygning eksponering er relevante [1]. Age, rygning eksponering, nedsat lungefunktion og familiens historie er blevet identificeret som selvstændige risikofaktorer for lungekræft [2]. Genetiske faktorer er også blevet vist at spille en rolle, når modtagelighed for lungekræft [3]. Disse genetiske faktorer menes at give en iboende følsomhed (overdrevet eller utilpasset respons) til kronisk betændelse fra cigaretrygning [4], [5]. I overensstemmelse med mange kræftmodeller, denne inflammatoriske stimulus i lungerne resulterer i vævsremodellering, DNA-skader og nedsat cellecykluskontrol [3] – [5]. Dette væv remodeling resulterer i nedsat lungefunktion (dvs. kronisk obstruktiv lungesygdom eller KOL), der, på trods af at påvirke mindretal af rygere [6], er til stede i 50% eller mere af lungekræfttilfælde [7], og anerkendt som en af ​​de mest vigtige markører for lungekræft risiko [8].

Genetisk disposition til lungekræft er sandsynligvis både polygenisk og heterogene, er knyttet til et variabelt kombination af relativt almindelige polymorfier med lav penetrans og beskedne effekt størrelser [9], [10]. Endvidere er det sandsynligt, at vigtige rygning-gen interaktioner ligger til grund lungecancer [11], som det ses i andre ryge-relaterede cancere (fx blære og mave). Genetiske varianter i forbindelse med både KOL og lungekræft er blevet identificeret, senest kromosomet 15q25 gen locus [12], [13]. Derfor at undgå mulig confounding foreslår vi, det er vigtigt at måle lungefunktion i deltagere i case-kontrol studier af lungekræft [13]. For både epidemiologiske og biostatistiske årsager vil spirometriske screening af sammenligneligt eksponerede kontroller øge styrken i undersøgelsen at identificere relevante genetiske varianter (skelne lav fra risiko mennesker høj) i forhold til undersøgelser, hvor kontrolgruppen er uskærmede [14].

det er velkendt, at ikke-genetiske risikofaktorer som alder, historie lungesygdom og rygevaner er meget vigtige, og kan kombineres til at udvikle risikobaserede værktøjer til lungekræft modtagelighed såsom lungekræft Assessment Tool er udviklet af Bach ( www.mskcc.org) [15]. For nylig blev genotype data fra tidligere impliceret prostatakræft modtagelighed SNPs kombineret med familiens historie at udlede risiko estimater for prostatakræft [16]. I sidstnævnte undersøgelse blev kontroller screenet under anvendelse prostataspecifikt antigen og kun dem med normale niveauer blev rekrutteret som kontroller. Denne fremgangsmåde minimerer misklassifikation af kontrollen (dvs. mænd med udiagnosticeret prostatakræft eller med øget risiko for prostatakræft). Vi har brugt en lignende tilgang i vores tilfælde kontrol studie design og analyse, og vise, hvordan genetiske varianter tidligere viser små effekter på risiko lungekræft kan kombineres i en algoritme med andre kendte risikofaktorer for at udlede en risiko model for lungekræft.

Metoder

undersøgelse Befolkning

Denne undersøgelse var en totrins tilfælde kontrol design udført i 3 centre efter den samme rekruttering protokol. Lungekræft tilfælde af kaukasisk herkomst (alle 4 bedsteforældre af kaukasisk afstamning) blev identificeret gennem hospitalets klinikker mellem 2004 og 2007 som følger: 40 år og opefter, tidligere historie af rygning (minimum 15 pack år), diagnose bekræftet på histologisk eller cytologisk grunde og begrænset til følgende fire histologiske subtypes- adenocarcinom, pladecellekræft, småcellet kræft og ikke-småcellet lungecancer (generelt store celle eller bronchoalveolære undertyper). Den mediane tidsinterval mellem diagnose og rekruttering var 3 måneder. Lungekræfttilfælde undergik blodprøver til DNA-ekstraktion, en efterforsker administreret spørgeskema og spirometri bruger en bærbar spirometer (Easy-One ™, NDD Medizintechnik AG, Schweiz) efter American Thoracic Society (ATS) kriterier. For de lungekræfttilfælde, som allerede havde gennemgået kirurgi, blev præoperativ lungefunktion udført af hospitalet laboratoriet (ved hjælp af ATS-kriterier) stammer fra de medicinske journaler.

Kontrol forsøgspersoner blev rekrutteret fra de samme samfund som sagerne som følger: Caucasian herkomst (som defineret ovenfor), i alderen 45-80 år gamle og havde en tidligere eller nuværende rygevaner på mindst 15 pack år. Kontrol var frivillige, der opfyldte ovennævnte kriterier, og blev identificeret gennem enten et fællesskab mail ud eller mens deltage community baserede sociale klubber. Alle rygning kontroller undergik blodprøvetagning, spirometri og samme investigator administreret spørgeskema givet til lungekræft tilfælde. Kontrol rygere rekrutteres fra fællesskabet, der viste sig at have KOL, baseret på screening spirometri (FEV1 /FVC 70% og FEV1% forudsagt 80%), blev analyseret separat. Alle emner leveres informeret skriftligt samtykke. Undersøgelsen blev godkendt af Multi-Regions etiske komité, Wellington, New Zealand (AKX /03/08/207). Spørgeskemaet (modificeret fra ATS respiratoriske spørgeskema) indeholdt oplysninger om demografiske variabler som alder, køn, sygehistorie, familie historie af lungesygdom, aktiv og passiv eksponering tobak og erhvervsmæssige aero-forurenende engagementer.

Valg og genotypebestemmelse af enkelt nukleotid polymorfier

Efter litteraturgennemgang, polymorfier tidligere impliceret i enten KOL eller lungekræft med følgende attributter blev udvalgt: (a) enkelt nukleotid polymorfier (SNP) i gener, der koder for proteiner i veje for celle-cyklus kontrol, oxidant respons, apoptose og luftveje inflammation og (b) SNPs, der var kendt for at have enten funktionelle virkninger på in vitro-analyser, eller var ikke-synonyme eller i regulatoriske regioner. I en opdagelse kohorte af 439 rygere (kørsel 1 rekrutteret i årene 2003-2005: 239 lungekræfttilfælde og 200 kontrol rygere), blev 157 kandidat SNPs screenet (se supplerende data S1), og dem, hvor forskellen i genotypefrekvenser mellem tilfælde og kontroller (ved hjælp af recessive eller co-dominant model) overskred en 20% størrelsesorden forskel og P-værdi 0,20 blev identificeret som en del af vores model danner tilgang [17]. SNPs med takster 95% efter genprøvning, blev ikke medtaget i den videre analyse. SNPs blev tildelt som “beskyttende” eller modtagelig når homozygot og /eller heterozygot genotype for enten allel blev fundet i overskud i kontrol rygere eller lungekræfttilfælde henholdsvis (i en recessiv eller co-dominant model).

Genotypebestemmelse

Genomisk DNA blev ekstraheret fra fuldblodsprøver ved anvendelse af standard salt baserede metoder. Oprenset genomisk DNA blev alikvoteret (10 ng /ul koncentration) i 96-brønds plader og genotypet på en Sequenom ™ -systemet (Sequenom ™ Autoflex massespektrometer og Samsung 24-pin nanodispenser) af den australske Genome Research Facility (www.agrf.com.au) hjælp sekvenser designet i hus (til rådighed på anmodning), og anbefalede forstærkning og separationsmetoder (IPLEX ™, www.sequenom.com) [16].

Fra 157 kandidat SNPs screenet i vores opdagelse kohorte (se supplerende data S1), 30 SNPs mødte ovennævnte kriterier i løb 1. Disse 30 SNPs blev genotypede i en anden validering kohorte af 491 rygere (run 2 rekrutteret i årene 2006-2007: 207 lungekræfttilfælde og 284 kontrol rygere) ansættes i den samme vej. For alle SNP analyser, igen mindst 95% takst var påkrævet. Denne anden kohorte af lungekræfttilfælde og raske kontrolpersoner rygere var sammenlignelige med de første grupper med hensyn til demografiske faktorer og lungekræft egenskaber (upublicerede data). Baseret på uafhængige replikation af foreningerne (univariate analyser med lignende ELLER og P-værdier) i run 2 som observeret i kørsel 1 (dvs.. Konsistens, retning og betydning foreningsfrihed), en endelig panel af de 20 mest diskriminerende SNPs (12 modtagelighed SNPs og 8 beskyttende SNPs fra testpanelet af 30) blev valgt (se supplerende data S1).

Algoritme

tildelingen af ​​en beskyttende eller modtagelig SNP genotypen /s blev foretaget fra testen kohorten data (køre 1) og er strengt anvendes på dataene fra forsøg 2. for hver person blev en numerisk værdi på -1 tildelt for hvert af de beskyttende genotyper stede blandt de beskyttende SNPs og +1 for hver af de modtagelige genotyper stede. Hvis en person ikke havde hverken beskyttende eller modtagelighed genotype for at SNP at nu var 0 (dvs.. Ikke bidrog til den genetiske score). Denne fremgangsmåde er i overensstemmelse med en nyligt offentliggjort undersøgelse i prostatakræft [16]. Vægtning tilstedeværelsen af ​​specifikke modtagelige eller beskyttende genotyper efter deres individuelle odds ratio (OR fra univariate regression eller punktestimater fra multivariat regression) ikke i væsentlig grad forbedre diskriminerende ydeevne rå SNP score (upublicerede data).

lungekræft modtagelighed score

Brug multivariat logistisk og trinvis regressionsanalyse fra løb 1 blev den SNPs undersøgt sammen med relevante ikke-genetiske faktorer, som identificerede alder og familie historie af lungekræft som væsentlige bidragsydere lungekræft modtagelighed. I overensstemmelse med andre tilfælde kontrol studier, tidligere diagnosticeret KOL og kvindelige køn i vores undersøgelse blev også forbundet med en øget risiko for lungekræft (p 0,001 og p 0,01 henholdsvis). Vi har ikke medtaget køn i den endelige risikomodel som dens betydning i prospektive studier mangler [18]. Vi har ikke medtaget KOL i modellen, da dette var grundlaget for at vælge vores kontrol. Baseret på den multivariate analyse i løb 1 blev en score tildelt efter alder og familiens historie og testet i løb 1 og køre 2 separat i en modtager operatør kurve analyse (ROC, se resultater nedenfor). Disse to variabler er blevet identificeret i andre risikovurderingsværktøjer for lungekræft modtagelighed [15] og forbedret den diskriminerende magt SNP score data alene. Som rygning eksponering (pakke år) var en rekrutterings- kriterier for denne undersøgelse og sammenlignelige mellem cases og kontroller, var det ikke overraskende at finde det gjort lidt bidrag til dette pointsystem stammer fra vores kohorter. Den lungekræft modtagelighed score for de kræfttilfælde og kontroller kombineret lunge (n = 930) blev plottet med (a) hyppigheden af ​​lungekræft, og (b) den flydende absolutte risiko (svarende til odds ratio) på tværs af kombineret ryger /ex -smoker kohorte [19], [20].

Statistisk analyse

Patient karakteristika i de tilfælde og kontroller blev sammenlignet med uparret t-test for kontinuerte variable og chi-square test for diskrete variable . Genotype og allelfrekvenserne blev kontrolleret for hver SNP af Hardy Weinberg ligevægt (HWE). Befolkning blanding blev udelukket af Befolkning struktur analyse på genotypning data fra 40 ubeslægtede SNPs [21]. Forvridninger i genotypefrekvenser blev identificeret mellem cases og kontrol ved hjælp af 2 med 3 kontingenstabeller. Genotypedata (20 SNP panel) og de mest relevante ikke-genetiske variabler blev kombineret i en trinvis måde for at vurdere deres samlede virkning på diskriminerende lav og høj risiko (ved odds ratio og ROC) efter karakter kvintil. Hyppigheden fordeling af den optimerede lungekræft følsomhed score blev sammenlignet på tværs af sager og kontroller. Det er potentielle kliniske anvendelighed som en risiko værktøjet blev vurderet ved hjælp af receiver-operatør kurve analyse.

Resultater

Demografiske variabler og genotype

Karakteristik af de raske kontrolpersoner rygere og lungekræft tilfælde er opsummeret i tabel 1. De 446 lungekræfttilfælde (køre 1 = 239 og køre 2 = 207) var sammenlignelig med en nyligt offentliggjort serie [22]. I betragtning af den lille forskel i alder, de 482 raske kontrolpersoner rygere (kørsel 1 = 200 run 2 = 282) blev sammenligneligt eksponeret i forhold til rygning og andre Aeromodeller forurenende stoffer. Den lavere frekvens af rygere i lungekræft gruppen sandsynligvis afspejler co-eksisterende KOL (højere quit satser), mens længere varighed af rygning i lungekræfttilfælde afspejler deres ældre alder. I et gen ved at ryge interaktion model som denne, forskelle i rygning eksponering er mere tilbøjelige til at sløre effekter (bias til null) end generere effekter. I overensstemmelse med resultaterne af andre, lungekræft kohorten havde højere en familie historie af lungekræft (19% vs. 9%) og historie af KOL (29% vs. 5%). Sidstnævnte (5%) højst sandsynligt afspejler en klinisk diagnose af KOL, baseret på symptomer, men ikke spirometri, hos rygere med astma og /eller kronisk bronkitis. Som forventet lungefunktion var værre i lungekræft kohorten sammenlignet med raske rygere kontroller. Test lungefunktionen i tilfælde lungekræft (udført inden for 3 måneder diagnose, i mangel af pleuraekssudat og forud for kirurgi) giver os mulighed for at teste for confounding ved KOL (se nedenfor).

Baseret på replikation foreningsfrihed i løb 1 og uafhængigt i løb 2 blev de 20 mest konsekvent forbundet SNP’er valgt. De observerede genotyper for de 20 SNPs i denne undersøgelse var i Hardy-Weinberg ligevægt (se tabel 2) hvilket udelukker signifikant genotypebestemmelse fejl. De genotypefrekvenser for kontrollerne var sammenlignelige med dem fra den internationale Hapmap Project (www.hapmap.org). Udviklingen af ​​lungekræft modtagelighed score er beskrevet i ovennævnte metoder og et resumé af de 20 SNP panel univariat analyse er vist i tabel 3. Selv om 6 af de 20 SNPs ikke når de traditionelle niveauer af betydning de er medtaget i panelet fordi (a) i tidligere undersøgelser de har vist sig at have funktionelle virkninger (b) de har tidligere været forbundet med KOL og /eller lungecancer (se diskussionen), (c) i kombination de bidrage til udførelsen af ​​modtageligheden score (AUC for modellen, herunder kun 14 betydelige SNPs p ≤ 0,05, se nedenfor), og (d) deres optagelse giver mulighed for den genetiske heterogenitet, der kommer ud i lungekræft tilfælde kontrol studier.

Risk model udvikling

i en multivariat logistisk regressionsanalyse, der omfattede den valgte SNP’er (individuelt), alder ( 60 år), familie historie af lungekræft (første grad relativ), køn og historie af KOL fandtes at være uafhængigt associeret med lungecancer modtagelighed i kørsel 1, køre 2 og kombineret. For den kombinerede datasættet, eller til modtagelighed og beskyttende SNPs varierede mellem 1,1-3,2 og 0,20-0,80 henholdsvis (den kombinerede SNP score uafhængigt relateret til lungekræft, P 0,001). OR for alder 60 år og familie historie lungekræft var 3,5 (2,5-4,9, s 0,001) og 2,5 (1,6-4,0, s 0,001) henholdsvis (total AUC = 0,75 hvor SNPs blev medtaget enkeltvis mens justering for ikke-genetiske variabler). Baseret på disse resultater, og dem fra tidligere publicerede undersøgelser [3], [6], [7], vi tildelt scores til ikke-genetiske variabler som følger; +4 For aldersgruppen 60 år gamle og 3 for dem med en familie historie af lungekræft. En sådan fremgangsmåde er i overensstemmelse med eksisterende risikoscorer [15], [16] og placerer SNP data i passende klinisk sammenhæng [15]. Køn og diagnosticeret KOL var ikke medtaget i denne risiko model af de grunde, der er beskrevet ovenfor.

Model ydeevne

I den kombinerede 20 SNP model blev lungekræft modtagelighed score sammenlignet med hyppigheden af ​​lungekræft og en lineær sammenhæng blev fundet på tværs af lungekræft modtagelighed scores ≤1 til 8 + med lungecancer frekvens spanning 18% til 81% (figur 1a). Størrelsen af ​​denne virkning blev også undersøgt under anvendelse af flydende absolutte risiko [19], [20] afbildes på en logaritmisk skala (svarende til en odds-ratio, OR), som refererer den laveste frekvens gruppe som OR = 1 (referent gruppe, lunge cancer score ≤1) og sammenligner hver lungekræft score i forhold til referent gruppe (figur 1b). Den ELLER spændte 1-19,1 tværs af lungekræft scoringer når forsøgspersoner blev grupperet omtrent som kvintiler (p 0,001). Den lungekræft modtagelighed score for lungekræft tilfælde og kontroller viser en bimodal distribution på frekvens fordeling (figur 2), hvilket indikerer potentiel anvendelighed som en screeningstest risiko [23].

1a. Hyppigheden af ​​lungekræft efter lungekræft modtagelighed (risiko) score. 1b. forholdet Odds af lungekræft efter lungekræft modtagelighed (risiko) score.

Model følsomhedsanalyse

For at korrigere for de små forskelle i alder, rygning status og køn mix mellem cases og kontroller, blev en undergruppe (følsomhed) analyse udført (a) er begrænset til personer over 60 år (alder vægtning ligeligt anvendt på alle) og (b) hvis gennemsnitsalder, pack år og køn var tæt matchet mellem tilfælde og kontroller (n = 450: 72 vs 69 år, 45 vs 43 pack år og 70% vs. 70% mænd henholdsvis). En lineær stigning i eller på tværs kvintiler af lungekræft modtagelighed score (interval 1-28, s 0,01) forblev tydelig med konfidensintervaller i overensstemmelse med dem, der stammer bruger den fulde datasæt (figur 1b) (dvs. overlappende.). Den potentielle confounding effekt af KOL blev også undersøgt af (a) at sammenligne fordelingen af ​​lungekræft modtagelighed score i lungekræfttilfælde efter spirometriske kriterier (% forventet FEV1, figur 3a) og (b) ikke tilfælde lungekræft med co-eksisterende KOL (baseret på tidligere beskrevne spirometriske kriterier n = 227, figur 3b). Fordelingen af ​​score blandt kræfttilfælde sub-grupperet efter lungefunktion eller KOL er ikke anderledes end den samlede lungekræft kohorte (3a og 3b) og udelukke væsentlig confounding ved KOL.

3a Frekvens fordeling af lungekræft score blandt kontroller og lungekræfttilfælde opdelt efter lav (KOL) og normal lungefunktion. 3b Frekvens fordeling af lungekræft score blandt kontroller og lungekræft tilfælde med normal lungefunktion (KOL undtaget).

ROC analyse

I en modtager operatør buet analyse (n = 930 ) af den kombinerede 20 SNP model, fandt vi arealet under kurven (AUC eller C statistik) for kørsel 1, køre to og køre 1 + 2 var 0,82, 0,75 og 0,77 hhv. AUC i den samlede kohorte for 20 SNP-panelet, alder og familie historie af lungekræft på egen hånd var 0,68, 0,70 og 0,55 hhv. Når “genetiske faktorer” kun udnyttes i risikoen model (SNPs + FHX for lungekræft), som ses i Prostatakræft undersøgelse [16], OR spænder 1-10 tværs Quintiles og AUC = 0,70 (med noget bidrag fra alder). På trinvis analyse, alder og SNP-panelet gør det største bidrag til AUC (SNPs = 0,68, alder + SNP’er = 0,76 og alder + SNPs + FHX = 0,77). Når SNP panelet er begrænset til de 14 betydelige SNPs, AUC for SNPs alene er 0,66 og når de kombineres med alder og familiens historie er 0,75. Når køn blev inkluderet i 20 SNP kombineret model AUC blev ikke forbedret. Når tidligere historie af KOL blev også tilføjet til den kombinerede model (scoring 4 baseret på multivariate regression), AUC steg til 0,79. Som anført ovenfor, når alder og pakke år blev stringent matchet og mulig confounding ved KOL analyseret, var der ingen forskel i vores resultater.

Diskussion

Brug en kandidat gen tilgang i et udvalg totrins behandle et panel af beskyttende og modtagelighed SNPs blev identificeret som individuelt giver kun små effekter på risiko for lungekræft (OR spænder fra 0,3 til 2,6). Dette er helt i tråd med erfaringerne fra case kontrol associationsstudier til dato [11], [12], [16], [24]. I overensstemmelse med de eksisterende risikomodeller, blev relevante faktorer kombineret hjælp af en algoritme (i dette studie med SNP-data) til at udlede en modtagelighed score på en simpel lineær skala. Denne undersøgelse design, og den algoritmiske tilgang, der ligger til grund for denne lungekræft modtagelighed score, er sammenlignelig med en nylig undersøgelse i prostatakræft. Desuden tager hensyn til vigtige epidemiologiske observationer er relevante for genetisk disposition for lungekræft. Først, at selvom rygning eksponering er hovedsageligt en forudsætning for at få lungekræft, stigende alder og dårlig lungefunktion har vigtige uafhængige effekter på lungekræft modtagelighed. For det andet, de genetiske faktorer bag lungekræft risiko vil sandsynligvis være både polygenisk og heterogene, er knyttet til et variabelt kombination af genetiske varianter (dvs. SNPs med lav penetrans og små effektstørrelser). Tredje, genetiske faktorer kan give enten en beskyttende [24] eller modtagelighed [13] fænotype til lungekræft. For det fjerde, [13] er blevet bogført i modellen potentielt forstyrrende effekt af KOL. Her rapporterer vi en 20 SNP panel, som kombineret med familiens historie [16] definerer risiko (OR) på tværs kvintiler spænder 1-10 med en AUC på 0,70. En risiko værktøj med større klinisk anvendelighed kan udledes ved herunder alder at identificere de i størst modtagelighed for lungekræft (OR spænder 1-19 og AUC = 0,77).

Denne undersøgelse søgt at minimere falske positive resultater i en antal måder. Den vigtigste af disse var at internt validere SNP sammenslutninger bruger totrins design med en indledende opdagelse kohorte (kørsel 1) at identificere SNP’er af potentiel interesse. Kun disse SNPs blev testet i en anden (validering) kohorte af sager og kontroller (køre 2) og ved hjælp af univariat analyse fra de to kørsler uafhængigt at vælge SNPs baseret på replikation. For det andet blev populationsstratificering udelukket, og tredje blev tilstedeværelsen af ​​genotype fejl minimeres gennem HWE analyse og ved udelukkelse af SNPs med 95% takst (vinder på genotypebestemmelse er uvægerligt genotype specifik, hvilket medfører falske positive associationer). Med hensyn til eventuel confounding, i en følsomhedsanalyse, hvor lungekræfttilfælde og sunde rygning kontroller blev matchet til rygning eksponering (pakke år), alder, køn og tilstedeværelse af KOL, blev udførelsen af ​​lungekræft score ikke reduceret.

Svagheder i denne undersøgelse omfatter beskedne størrelse kohorter, borderline signifikans af nogle SNPs i mangel af korrektion, tværsnit design og rekruttering begrænset til kaukasiere med et minimum 15 pakke år. Desuden valgte vi at rekruttere rygere med væsentlige normal lungefunktion som kontroller for at forbedre effekt [14], og bedst repræsenterer dem mindst modtagelige for de negative virkninger af rygning (KOL og lungekræft), men mest repræsentative af rygere i almindelighed, der opretholder normal lungefunktion [6]. Af denne grund blev KOL ikke medtaget i modellen selv om det er en vigtig risikofaktor og sættes til score anvendelighed i en post-hoc-analyse. En yderligere begrænsning af undersøgelsen er, at selv de tilfælde og kontrol var velsagtens repræsentativt, ikke alle variabler blev præcist matchet i den indledende analyse (f.eks alder, køn og rygning mønstre). Det skal bemærkes, at selv om præcis tilpasning af alle demografiske variabler reducerer risikoen for confounding, det også potentielt skjuler vigtige virkninger af variabler i en risiko-model. Selv om kun 14 af de 20 SNPs nåede traditionelle niveauer af betydning i de kombinerede kohorter, og tilføjelsen af ​​de resterende seks SNPs kun bidraget beskedent til modellen, dette var en to-trins design, hvor replikation af foreninger (i denne og andre undersøgelser) og biologisk plausibilitet [23] – [42] var grundlaget for SNP udvælgelse. Yderligere undersøgelser skal gøres for yderligere at validere denne SNP panel og risiko model i umarkerede populationer.

I denne undersøgelse en kandidat gen (dvs. hypotese drevet) metode blev anvendt til at identificere potentielt funktionelle SNPs forbundet med udvikling af både KOL og lungekræft. Selv om SNPs identificeret i denne undersøgelse kan kun afspejle bindingsuligevægt med funktionelle varianter i nærheden, disse SNPs har sandsynligvis funktionelle effekter og engagement direkte med modtagelighed for lungekræft. Den 20 SNP Panelet består af genetiske varianter er kendt for at koder for proteiner underliggende vigtige veje impliceret i lunge carcinogenese, specifikt; metabolisme af rygning-afledte carcinogener (N-acetyl-transferase 2 og cytochrom P450 2E1) [25], [26], inflammatoriske cytokiner (Interleukiner 1, 8 og 18, vævsnekrosefaktor alfa1-receptor, Toll-lignende receptor 9) [27] – [30], rygning afhængighed (dopamin D2-receptoren og dopamin transporter 1) [31], [32], antioxidant reaktion på rygning (α1 anti-chymotrypsin og ekstracellulær superoxiddismutase) [24], [33], cellecyklus kontrol, DNA-reparation og apoptose (xeroderma pigmentosum komplementær gruppe D, p73, Bcl-2, FasL, Cerb1 og REV 1) [34] – [39] og integriner involveret i apoptose [40] – [42]. En af SNP’er (α5 nAChR) er for nylig blevet forbundet med både lungekræft og KOL i kandidat-gen [13] og genom forbindelsesundersøgelser [43], [44]. Denne receptor synes at de direkte relateret til nikotin virkninger på luftvejsinflammation [45]. Som det kan ses, er SNP panel (tabel III), som består af en række SNP’er fra gener impliceret i mange indbyrdes forbundne veje. Tolv af disse SNP’er er blevet forbundet med lungekræft i andre aldersgrupper. Det er sandsynligt andre SNPs fra endnu uidentificerede gener vil blive identificeret i fremtiden. For at vurdere yderligere nytten af ​​lungekræft modtagelighed score, en prospektiv undersøgelse er i gang. Til dato lungekræft tilfælde (n = 43) har samme middelværdi og fordeling som lungekræft tilfælde rapporteret i denne undersøgelse (upublicerede data). vil være behov for yderligere tilfælde kontrol og funktionelle studier til yderligere at udforske den rolle, som disse SNPs i lungekræft modtagelighed.

Forfatterne foreslår, at kliniske anvendelighed af genotype data kræver, at mange SNP’er analyseres og deres virkninger kombineres med andre epidemiologiske forhold af betydning [16]. Algoritmen fremgangsmåde, der anvendes i denne undersøgelse forudsætter en simpel additiv model sammenlignes med nyligt offentliggjort i Prostatacancer [16] og involverer minimal antagelser (ikke hierarkisk eller Sti analyse baseret). Patientens score kan sammenlignes med de scorer i rygere med mindst følsomhed over for lungekræft (laveste kvintiler) i en simpel lineær måde. En sådan tilgang kan sammenlignes med de risikofaktorer værktøjer udviklet af andre [15], [16]. Den potentielle kliniske anvendelighed af lungekræft modtagelighed score blev vurderet ved modtageren operatør kurve analyse. Dette viste c statistik til at være 0,77, og ved en afskæringsværdi på ≥3, en anslået følsomhed på 89% og tilsvarende specificitet på 45%. Disse resultater er sammenlignelige med ROC udførelsen af ​​Framingham score (c statistik = 0,74). C-statistik for de 20 SNP-panelet på eget var 0,68 (og 0,70, når det kombineres med familiens historie), hvilket indikerer dens anvendelighed i den aktuelle kohorte. Der er tegn, selv om begrænsede, kan denne gentest positivt ændre adfærd rygere i forbindelse med rygestop (øge hensigtserklæringer og eventuelt forbedre stoppe rate [46], [47]), eller ved at sænke antallet af rygere [48]. Selvom yderligere validering undersøgelser er påkrævet, denne undersøgelse tyder på, at genetiske data kan kombineres med andre risikofaktorer variabler fra rygere eller tidligere rygere at identificere enkeltpersoner mest modtagelige for at udvikle lungekræft. Yderligere undersøgelser er planlagt i større grupper af ikke-valgte cases og kontroller.

Støtte oplysninger

Supplerende data S1.

doi: 10,1371 /journal.pone.0005302.s001

(0,03 MB DOC)

Tak

Vi takker deltagelse af emner i denne undersøgelse især patienter med lungekræft.