Abstract
Bakgrunn
Tykktarmskreft er den tredje mest hendelsen kreft og årsaken til kreft relaterte dødsfall i USA. MicroRNAs, en klasse av små ikke-kodende RNA, har vært implisert i patogenesen og prognose av tykktarmskreft, selv om noen studier har undersøkt forholdet mellom kimlinje-mutasjoner i microRNAs med risiko og prognose. Vi undersøkte derfor sammenhengen mellom en SNP i
HSA-mir-608
, som ligger innenfor 10q24 locus, og tykktarmskreft.
Metoder og resultater
En kohort bestående av 245 tilfeller og 446 kontroller ble genotypet for rs4919510. Frekvensen av GG genotype var betydelig høyere i afrikanske amerikanere (15%) sammenlignet med kaukasiere (3%) kontroller. Det var ingen signifikant sammenheng mellom rs4919510 og tykktarmskreft (African American: OR
GG
vs
CC 0,89 [95% CI, 0,41 til 1,80].) (Kaukasisk: OR
GG
vs.
CC 1,76, ([95% CI, 0,48 til 6,39]). Men vi fikk observere en sammenheng med overlevelse. GG genotype var forbundet med en økt risiko for død i kaukasiere (HR
GG
vs.
CC 3,54 ([95% CI, 1,38 til 9,12]) og med en redusert risiko for død i afrikanske amerikanere (HR
GG
vs.
CC 0,36 ([95 % KI 0,12 til 1,07)
Konklusjoner
Disse resultatene tyder på at rs4910510 kan være forbundet med kolorektal kreft overlevelse på en måte som er avhengig av rase
Citation:.. Ryan BM, McClary AC, Valeri N, Robinson D, Paone A, Bowman ED, et al. (2012) rs4919510 i
HSA-mir-608
er assosiert med utfallet, men ikke risikoen for tykktarmskreft. PLoS ONE 7 . (5): e36306 doi: 10,1371 /journal.pone.0036306
redaktør: Paolo Peterlongo, IFOM, Fondazione Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, Italia
mottatt: 9 februar 2012; Godkjent: 31 mars 2012; Publisert: 11 mai 2012
Dette er en åpen-tilgang artikkelen, fri for all opphavsrett, og kan bli fritt reproduseres, distribueres, overføres, endres, bygd på, eller brukes av alle for ethvert lovlig formål. Arbeidet er gjort tilgjengelig under Creative Commons CC0 public domain engasjement
Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet av egenutført Research Program av National Institutes of Health, National Cancer Institute, Senter for kreftforskning og delvis av National Cancer Institute Center of Excellence for integrering av kromosom biologi og genetikk. Ingen ekstra ekstern finansiering mottatt for denne studien. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Colorectal kreft~~POS=HEADCOMP er den tredje mest hendelsen kreft og årsaken til kreft-relaterte dødelighet i USA. Estimatene for 2011 spår 141,210 nye tilfeller av tykktarmskreft og 49,380 dødsfall [1]. I de siste ti årene har det vært betydelige fremskritt i vår forståelse av naturhistorie og molekylære mekanismer bak kolorektal kreftutvikling. I tillegg har vesentlige retningslinjer for screening er utviklet av den amerikanske Forebyggende Services Task Force. Terapeutiske forbedringer har også blitt oppnådd, særlig etter 2004 godkjenning av bevacizumab (Avastin®) for avansert sykdom. Til tross for disse fremskrittene, har fem års overlevelse for tykktarmskreft økt bare ~ 5 prosentpoeng de siste årene [1].
Selv om dette overlevelse trenden gjelder for både afroamerikanere og kaukasiere, en åpenbar helse ulikhet finnes for afro-amerikanere. Ved fylte 65 år, afro-amerikanere har en omtrentlig 25% større sannsynlighet for å utvikle tykktarmskreft sammenlignet med kaukasiere [1], [2]. I tillegg ble tykktarmskreftforekomst i afrikanske amerikanere i 2007 beregnet til å være i det vesentlige den samme som i 1975, mens Kaukasiere har opplevd en 17 prosentpoeng nedgang i forekomst. Tjuefire prosent av kolorektal kreft blir oppdaget på sent stadium i afrikanske amerikanere, sammenlignet med 19% i kaukasiere. Dette kan delvis forklare den betydelig dårligere total overlevelsesrate hos afro-amerikanere, som har en 15% økt risiko for å dø av tykktarmskreft sammenlignet med kaukasiere [1], [2].
microRNAs (miRNAs) er en klasse av små, ikke-kodende RNA består av ca 22-25 nukleotider i sin behandlet, moden form. Hittil har over 1000 mirnas blitt oppdaget hos mennesker, med noen anslag spår en endelig opptelling av flere tusen [3], [4], Fysiologisk mirnas fungere som en rheostat, finjustering translasjonell utgang gjennom målrettet mRNA bindende og undertrykkelse. Målet repertoar av en miRNA er definert hovedsakelig ved sin
frø
sekvens, nukleotider 2-6 ved 3′-enden av den modne form. En rekke patologiske foreninger har blitt tilskrevet endret miRNA nettverk spesielt i kreft, med mirnas i stand til å fungere som både onkogener og tumor dempere [5], [6], [7].
Tallrike studier har knyttet både avvikende uttrykk og genetisk variasjon i mirnas til tykktarmskreftrisiko, diagnose, prognose, og legemiddelrespons [8], [9], [10], [11]. Enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) i mirnas kan påvirke deres biogenesis, behandling og /eller målområde bindende i en rekke måter, som fremhevet i vår siste anmeldelse [12]. For eksempel, siden microRNAs behandles i en trinnvis mote fra
pri
til
før
til en moden strand, en prosess styrt av stereotype sekundær struktur, kan man konseptualisere hvordan en enkelt basepar endringer kan påvirke behandlingen eller anerkjennelse av styre komponenter [12]. Alternativt kan en SNP i den modne sekvens forandre target reiser interaksjoner av enten forsterkende eller svekker hybridiseringsbetingelser kinetikk, eller hvis i frøet sekvens, kan det i betydelig grad forandre målet bibliotek av miRNA selv. Interessant er forekomsten av disse SNPs i mirnas betydelig lavere enn forutsatt i det gjenværende av genomet, snakker til evolusjonær konservering og viktigheten av disse små biomolekyler [13], [14]. Imidlertid har noen rapporter nylig fremhevet en sammenheng mellom disse lavfrekvente germline variasjoner og kreftrisiko og /eller prognose [12].
Tap av heterozygositet i 10q24 locus har blitt rapportert i en rekke kreft hos mennesker, inkludert men ikke begrenset til colorectal, prostata, bukspyttkjertel og hjerne [15], [16], [17], [18]. Til tross for mange undersøkelser i en mulig svulst suppressor genet i denne hotspot er sterke bevis mangler [19]. Interessant,
HSA-mir-608
, en mikroRNA hvorav nesten ingenting er kjent funksjonelt, ligger innenfor et intron av
SEMA4G
i denne regionen. Videre
HSA-mir-608
havner en SNP, rs4919510, i bp 22 av sin modne 25 bp sekvens. Denne C-G polymorfisme er vanlig i flere bestander. Her rapporterer vi at rs4919510 kimcellelinje polymorfisme innen
HSA-mir-608
er assosiert med kolorektal kreft overlevelse, i et kappløp-spesifikk måte.
Materialer og metoder
Etikk uttalelse
Alle deltakerne ga skriftlig informert samtykke. Protokollen var i samsvar med Helsinkideklarasjonen og godkjent av Institutional Review Boards of National Cancer Institute. Den etikk fritaksnummeret er 11289.
studiepopulasjonen: NCI-University of Maryland tykktarmskreft case-control studie
Studiepopulasjonen besto av 691 personer. Incident kolorektal krefttilfeller (n = 245) og kontroller (n = 446) ble rekruttert 1992-2003 og 1998-2003, henholdsvis fra større Baltimore, Maryland området. Kontrollene ble opptjent fra både et sykehus (n = 236) og et fellesskap innstilling (n = 210). De inklusjons- og eksklusjonskriteriene er beskrevet tidligere [20]. I korte trekk, fag var selvrapportert kaukasisk eller afrikansk-amerikanere født i USA, og ble ekskludert hvis de selvrapportert en historie av kreft enn colorectal, HIV, HBV, HCV, eller IV narkotikabruk, ble institusjonalisert, eller hadde en mental svekkelse. Informasjon for å bestemme stadium av sykdommen, behandling og overlevelse ble hentet fra medisinske poster og sykdomslære rapporter, Social Security Death Index, og National Death Index. Sykdom iscenesettelse ble gjennomført i henhold til svulsten-node-metastaser system av det amerikanske Joint Committee on Cancer. Overlevelse perioden ble bestemt ut fra dato for innleggelse for operasjon for å dato for siste fullførte søk etter døds oppføringer i Social Security Death Index (2010). Informert samtykke ble innhentet fra alle deltakerne, og epidemiologiske spørre inkludert, personlige historie, familiesykehistorie, tidligere medisinsk historie, tobakk historie, kostholdsinformasjon og informasjon om arbeidsmiljø, ble gitt til alle fag. Studien ble godkjent av institusjonelle gjennomgang styrene i de deltakende institusjonene.
Kaplan Meier overlevelseskurver som viser forholdet mellom rs4919510 og tykktarmskreft overleve i A) kaukasiere (n = 145) og B) afroamerikanere (n = 94). Sensurerte enkeltpersoner, er angitt med en lukket sirkel.
Genotyping.
Genomisk DNA ble isolert fra buffy coat eller kolorektal vev ved hjelp av Qiagen FlexiGene DNA Kit eller DNAeasy vev kit på henholdsvis ( Qiagen, Valencia, CA). Saker og kontroller ble genotypet med Taqman assay (Life Technologies, Carlsbad, California) for rs4919510 i
mir-608
ved Ohio State University Genotyping Core. Saken, kontroll, negative kontroller, og dobbeltprøver ble tilfeldig fordelt for bestilling av behandling, med 10% duplikater å teste både inter- og intra-plate samstemmighet. Alle involverte parter i genotyping ble blindet i saken, kontroll og duplisere status av prøvene. Prøver som ikke klarte å genotype ble registrert som ubestemt. Både inter- og intraplate duplikater var 100% konkordant. Gjennomføringsgraden var 98%.
KRAS mutasjonsanalyse.
Prøver med svulstvev ble sendt for KRAS mutasjon analyse på Bioserve (BioServe Bioteknologi, Ltd. Beltsville, MD). DNA ble ekstrahert ved hjelp Trizol ™ i henhold til produsentens instruksjoner. De følgende mutasjoner ble vurdert: kodon 12 (nukleotid 1; 0,8%), kodon 12 (nukleotid 2; 20%), kodon 13 (nukleotid 1; 2,3%) og kodon 61 (nukleotid 3; 0,8%). Dataene i denne studien er representert som normalt eller mutant for et hvilket som helst av de mutasjoner som er beskrevet ovenfor (26% totalt).
Statistisk analyse.
Statistiske analyser ble utført ved anvendelse av STATA 11,0 (College Station, TX). En p-verdi på mindre enn 0,05 ble brukt som kriterium for statistisk signifikans, og alle statistiske tester var tosidig. Avganger fra Hardy-Weinberg likevekt ble bestemt ved hjelp av en χ
2 test. Odds ratio (OR) og tilhørende 95% konfidensintervall (KI) ble estimert ved hjelp av en univariable ubetinget logistisk regresjonsmodell og en justert modell som inkluderte kovariater alder (kontinuerlig) og kjønn (kategorisk). Hazard ratio (HR) og 95% KI ble estimert ved hjelp av en univariable Cox regresjonsmodellen og en justert modell for kovariatene alder (kontinuerlig), kjønn (kategorisk) og stadium av sykdommen (kategorisk). Overlevelse ble beregnet fra datoen for kirurgi for å date av enten siste kjente oppfølging (siste NDI oppdatering 12/31/2008) eller dato for død på grunn av tykk- og endetarmskreft. Av de 245 pasientene var det 117 hendelser, 52 av disse var i afrikanske amerikanere, 45 av disse var i kaukasiere. Proporsjonale farer forutsetninger ble verifisert ved visuell inspeksjon av log-log plott og bruker en ikke-null helning test av Schoenfeld rest [21] (p = 0,91 for afro-amerikanere, p = 0,79 for kaukasiere). Metoden for Kaplan og Meier ble brukt til å plotte genotyper og overlevelse, hvor døden som følge av kolorektal kreft ble igjen ansett som endepunkt. Disse grafene ble generert ved hjelp av Sigmaplot 12.0 (Systat Software, San Jose, California). Betydning ble testet ved hjelp av Log-Rank metoden. Tester for lineær trend ble også gjennomført ved å inkludere genotype variabel i modellen som en kontinuerlig ordens variabel (
P
trend). Forskjeller i rs4919510 genotyper i normal versus muterte KRAS-tumorer ble vurdert ved hjelp av Fishers eksakte test.
Resultater
Studier befolkning og MIR-608 genotype analyse
Vi har undersøkt forholdet mellom rs4919510 en SNP i den modne sekvens av
HSA-mir-608
, med hensyn til risiko og sykdom utfall i 245 kolorektal kreft tilfeller og 446 kontroller. Aktuelle befolknings egenskaper er beskrevet i tabell 1. Totalt tilfellene ikke avviker fra kontrollene i forhold til alder eller rase; Men saken kohort inneholdt betydelig flere menn enn hver respektive kontrollgruppen (befolkning, sykehus eller totalt) (tab 1). Den mindre allelfrekvens [22] av rs4919510 var signifikant høyere i afrikanske amerikanere, sammenlignet med kaukasiere; 40,5% og 17,5%, henholdsvis (tabell 2). I tillegg er frekvensen av GG genotype var betydelig høyere i afrikanske amerikanere (15%) sammenlignet med kaukasiere (3%) kontroller, i samråd med observasjoner for SNP i HapMap [23]. Siden frekvensene av rs4919510 genotyper ikke skiller mellom sykehus og befolkning kontrollgrupper, er alle analysene presenteres ved hjelp av den generelle kontrollgruppen (tabell 2 og 3). Rs4919510 ikke avvike fra Hardy-Weinberg likevekt proporsjoner i enten befolknings eller sykehuskontroll.
Ingen sammenheng mellom rs4919510 og tykktarmskreft
GG eller CG genotyper av rs4919510 var ikke forbundet med kolorektal kreftrisiko (tabell 2). I den totale populasjonen, hyppigheten av GG genotype var 8% i de tilfeller og 8% i kontrollene. I afrikanske amerikanere ble GG genotype representert i 15% av kontroller, og 13% av tilfellene, tilsvarende en justert OR på 0,89 (95% KI, 0,41 til 1,80). I kaukasiere, GG genotype var til stede hos 3% av kontrollene og 5% av tilfellene, med en OR på 1,76 (95% KI, 0,48 til 6,39). Det er ingen sammenheng mellom SNP og KRAS mutasjonsstatus i hele kullet. I afrikanske amerikanere, det var bemerkelsesverdig at GG genotype ikke ble observert i muterte KRAS-tumorer, men forskjellen var ikke statistisk signifikant (figur S1).
Sammenhengen mellom rs4919510 og tykktarmskreft overlevelse
Vi har funnet en signifikant sammenheng mellom rs4919510 og tykktarmskreft overlevelse. I kaukasiere, homozygot variant genotype, GG, var assosiert med en betydelig økning i risiko for å dø av tykktarmskreft representert ved en univariable hazard ratio (HR) på 3,54 (95% KI, 1,38 til 9,12), som forble signifikant etter justering for alder, kjønn, histologi og stadium i våre multivariat modell; HR
GG
vs.
CC 2,95 (95% KI, 1,13 til 7,71) (Tabell 3) (figur 1A). CG genotype viste også en tendens til dårlig resultat, selv om sammenligningen til CC referent genotype var ikke statistisk signifikant (Tabell 3).
I afro-amerikanere, vi observerte en beskyttende sammenheng mellom GG genotype og overlevelse, selv om modellen nærmet betydning i både justeres (HR
GG
vs
CC 0,38 [95% KI, 0,13 til 1,13; p = 0,082].) og ikke-justerte (HR
GG
CC 0,36 [95% KI, 0,12 til 1,07; p = 0,066] em> vs) modeller (tabell 3) (Figur 1b).. Kaplan-Meier overlevelseskurver viser grafisk divergerende virkningene av denne SNP i disse populasjonene (figur 1). Ingen signifikant overlevelses foreninger ble funnet ved rs4919510 ble analysert uten lagdeling, eller når kohorten ble stratifisert respektive av kreft stadium (tabell 3 og data ikke vist).
Diskusjoner
Våre resultater viser en sammenheng mellom en germline variant i
HSA-mir-608
med prognose, men ikke risiko for tykktarmskreft. I kaukasiere, det var forbundet med en økt risiko for død på grunn av tykk- og endetarmskreft. Imidlertid ble en trend mot motsatt effekt observert i afrikanske amerikanere. Tidligere studier har også vist hvordan løpet kan modulere virkningen av en SNP i kolorektal kreft [24]. Av notatet imidlertid mens foreningen var statistisk signifikant i kaukasiere (n = 145), foreningen bare nærmet betydning i afrikanske amerikanere. Dette kan tyde på at forholdet ikke er epidemiologisk relevant, men gitt mindre antall individer i den afroamerikanske gruppen (n = 94), er det kanskje mer reflektert av våre mindre strøm. I begge populasjoner ble SNP assosiert med overlevelse i en recessiv modell.
Selv om dette manuskriptet var under forberedelse, Xing
et al.
Publisert en studie på tykktarmskreft prognose i forbindelse med rs4919510 innenfor en kinesisk befolkning med 408 pasienter [25]. De rapporterte at den varianten allelet (C) var assosiert med en redusert risiko for tilbakefall og total overlevelse (HR = 0,61, 95% CI = 0,41 til 0,92), derfor G allel var assosiert med negative utfall. Dette er generelt enighet med våre funn i kaukasiere. Xing
et al.
Ikke inkluderte en kontrollgruppe for å undersøke risiko foreninger, men som beskrevet ovenfor, våre resultater ikke støtte en rolle for denne SNP i tykk- og endetarmskreft. Disse studiene styrker hypotesen om at det er en sammenheng mellom rs4919510 og tykktarmskreft prognose som kan være rase-spesifikke.
Selv om vi for tiden ikke kan forklare nøyaktig funksjonell mekanisme som denne SNP kan påvirke tykktarmskreft prognose, er det flere plausible hypoteser. Som nevnt tidligere, ligger rs4919510 innenfor den modne sekvens av MIR-608, og ligger ved felles av stammen med den kanoniske hårnål loop. Siden dette stiv sekundærstruktur er en forutsetning for anerkjennelse, og dermed behandling, av forløper miRNA av RNase drosha, er det mulig at avbrudd av struktur på dette kritiske punktet kan påvirke anerkjennelse eller påfølgende behandling. Hver miRNA har hundrevis av mål, og dermed en enestående endring i en celle miRNA kinetisk profil kan ha en eksponentielt stor effekt på protein utgang, kanskje ha en effekt så stort det kan forskyve seg, enda litt, samlet prognose av en sykdom.
en endring i en miRNA modne sekvens kan også teoretisk endre sitt mål repertoar bearbeidet [26], [27]. Selv om rs4919510 ikke ligger innenfor den frø sekvensen av MIR-608, har hybridiserings- kinetikk utenfor dette området blitt vist å være viktig i target erkjennelse [28]. Den nøyaktige betydning, relativ vekt, og påfølgende forskyvning av preferanse på grunn av miRNA sekvensvariasjoner er ennå ikke helt klarlagt, selv om eksempler på at [12]. En utvidelse av dette prinsippet kan brukes til SNP i
HSA-mir-608
i forhold til tykktarmskreft, hvis antatte målene inkluderer
BCL-XL
,
SEPT9
og
CDK6 plakater (www.targetscan.org). Faktisk, en endring i transkripsjon målretting av MIR-608 til noen av disse genene kan ha konsekvenser som er direkte relatert til kreft celle overlevelse.
Interessant, Xing
et al.
Rapporterte også at sammenhengen mellom GG genotype og dårlig utfall ble bare observert hos de pasientene som har blitt behandlet med kjemoterapi, de fleste som hadde vært på en FOLFOX diett. Interessant, MIR-608 spådd å målrette minst to av de viktigste enzymer involvert i aktivering av 5-FU, tymidin kinase og folylpolyglutamate syntase (www.targetscan.org). I tillegg har det vært flere studier som undersøker variant kjemoterapeutiske responsrate kolorektal kreft av rase. I en studie, selv om tid til sykdomsprogresjon ikke ble påvirket av løpet, en betydelig høyere prosentandel med kaukasiske svart på et FOLFOX eller IROX regime [29]. Derfor rs4919510 kan i teorien spille en rolle i differensialresponsrater til chemotherapeutics hele befolkninger.
I tillegg til en antatt funksjonell sammenheng med MIR-608, kan koblingsulikevekt med SNPs i nabo gener ikke utelukkes. Av notatet, er det betydelig mindre ledd spådd for rs4919510 fra dagens 1000 genom data i den afroamerikanske befolkningen, hvor kun 7 SNPs i 2 unike gener er spådd til å være i koblingsulikevekt med rs4919510, i motsetning til 39 SNPs i 5 unike gener i kaukasiere (www.broadinstitute.org/mpg/snap/ldsearch.php#, r
2 0,8 og avstand 500 kb). Av spesiell interesse blant listen over forskjellig knyttet genet alleler i kaukasiere er leucine glidelås tumor suppressor 2 (
LZTS2
), som inneholder flere SNPs i første intron og 5 «UTR spådd å være sterkt assosiert med rs4919510. Nyere resultater fra to separate studier har vist at knockdown av LZTS2 ekspresjon sensitizes celler til paklitakselbehandling i tillegg til å antagonisere proliferasjon av mange cancercellelinjer ved nedregulering av myc og cyklin D1 gjennom inngrep av NF-kB veien [30], [ ,,,0],31]. Dersom G-allelet av rs4919510 er virkelig i kopling til et SNP i
LZTS2
, uttrykket av dette genet kan bli endret, noe som bidrar til dårlig prognose for denne varianten genotype i vår kaukasisk kohort. Imidlertid gjenstår denne hypotesen som skal undersøkes.
I sammendraget, vår studie bekrefter hypotesen om at en SNP i den modne sekvens av
HSA-mir-608
kan påvirke prognosen av tykk- og endetarmskreft pasienter. Interessant, denne effekten av denne SNP ser ut til å variere med rase, som demonstrert av våre funn og andre [25]. Mens sammenhengen mellom denne SNP og kolorektal kreft overlevelse er bemerkelsesverdig som demonstrert i tre kohorter, bør videre studier gjennomføres for å bekrefte rase-spesifikke natur SNP effekt. I tillegg utforskning av den funksjonelle rollen til denne SNP, er mekanismen av dets interaksjon med 5-FU, så vel som dens potensielle engasjement i andre kreft berettiget.
Hjelpemiddel Informasjon
Figur S1.
rs4919510 og KRAS mutasjonsstatus. Andel av KRAS-mutasjoner i rs4919510 CC, CG og GG prøver i hele befolkningen A), kaukasiere B), og afro-amerikanere C). Nøyaktige prosentene som vises i D). WT betegner villtype, betegner mut mutant
doi:. 10,1371 /journal.pone.0036306.s001 product: (PDF)
Takk
Vi takker Majda Haznadar og Mike Bekkerman for konstruktiv analyse, tilbakemeldinger og kommentarer; Glenwood Trivers, Donna Perlmutter, Leoni Leonaridis og kirurgi og patologi Avdelinger fra de deltakende sykehus; Audrey Salabes og John Cottrell for deres bidrag til pasienten periodisering; og Karen Yarrick for administrativ bistand.
