Abstract
Bukspyttkjertelkreft viser svært dårlig prognose og er den femte største årsaken til kreftdød i Japan. Tidligere studier antydet noen genetiske faktorer som bidrar til utvikling og progresjon av kreft i bukspyttkjertelen; Men det er begrenset rapporter for vanlige genetiske varianter å bli assosiert med denne sykdommen, spesielt i asiatiske befolkningen. Vi har gjennomført et genom-wide forening studie (GWAS) med 991 invasive bukspyttkjertelen duktale adenokarsinom tilfeller og 5209 kontroller, og identifisert tre loci som viser signifikant sammenheng (
P-
verdi 5 × 10
-7) med mottakelighet for kreft i bukspyttkjertelen. De SNPs som viste signifikant sammenheng gjennomført beregnet odds ratio på 1,29, 1,32 og 3,73 med 95% konfidensintervall av 1,17 til 1,43, 1,19 til 1,47, og 02.24 til 06.21;
P
-verdi på 3,30 × 10
-7, 3,30 × 10
-7, og 4,41 × 10
-7; ligger på kromosomene 6p25.3, 12p11.21 og 7q36.2 hhv. Disse forbundet SNPs ligger innenfor koblingsulikevekt blokker som inneholder gener som er involvert noen roller i onkogenese for kreft i bukspyttkjertelen
Citation:. Lav SK, Kuchiba A, Zembutsu H, Saito A, Takahashi A, Kubo M, et al. (2010) Genome-Wide Association Study of kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen. PLoS ONE 5 (7): e11824. doi: 10,1371 /journal.pone.0011824
Redaktør: Wenjun Li, Duke University Medical Center, USA
mottatt: 7 mai 2010; Godkjent: 03.07.2010; Publisert: 29.07.2010
Copyright: © 2010 Low et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Dette arbeidet ble gjennomført som en del av Biobank Japan prosjektet som ble støttet av departementet for utdanning, kultur, sport, vitenskap og teknologi fra den japanske regjeringen og Senter for Genomisk medisin, Riken, Japan. Det ble også støttet delvis av programmet for å fremme grunnleggende studier i helsefag av National Institute of Biomedical Innovation (Nibio). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser. Selv om overbevisninger av følgende tre forfatterne (Akira Saito [Statistiske Genetics Analysis Division, StaGen Co., Ltd.], Suenori Chiku [Science Solutions Division, Mizuho informasjon og Research Institute, Inc.] og Hirohiko Totsuka [Bioinfomatics Group, Research and Development Center, Solution Division]) er i privat sektor, hver av dem jobbet for en av de tilsvarende forfatterne, Teruhiko Yoshida, som en del av en oppdragsforskning utelukkende finansiert av en akademisk forskningsfondet gitt fra Nibio (https://www.nibio.go.jp/english/) til T. Yoshida. Derfor denne studien verken mottatt noen midler fra selskapene som de ovennevnte tre forfatterne tilhører, heller ikke deres affiliating selskaper per se spille noen rolle i denne forskningen, bortsett fra at de sendte sine ansatte (de ovennevnte tre forfatterne) til laboratoriet for Teruhiko Yoshida under en forskningskontrakt betalt av Yoshidas tilskuddet. Det er ingen konkurrerende interesser involvert mellom Teruhiko Yoshida og disse selskapene, inkludert intellektuelle egenskaper. Forfatterne bekrefter også at de kan forholde seg til alle PLoS ONE politikk på deling av data og materialer.
Innledning
Bukspyttkjertelkreft er den femte største årsaken til kreftdød med en estimert død av 24,634 pasienter i Japan i år 2007. 5-års overlevelse er så lav som 6,7% (https://www.fpcr.or.jp/publication/pdf/statistics2009/fig01.pdf og http: //www.fpcr.or jp /publisering /pdf /statistics2009 /fig20.pdf). Siden ingen spesifikk symptom er observert i pasienter med kreft i bukspyttkjertelen på et tidlig stadium, ble de fleste av pasientene diagnostisert på deres fremskredent stadium med en meget lav mulighet for helbredelse av sykdommen [1], [2].
Tidligere rapporter indikerte involvering av både miljø og genetikk faktorer i etiologien av denne ødeleggende sykdommen. Flere case-control og kohort epidemiologiske studier har identifisert en rekke mulige risikofaktorer som røyking [3], diabetes [4], kronisk pankreatitt [5], noe som er sannsynlig å disponere individ til sykdommen. I tillegg har familiær aggregering av sykdommen underforstått det mulig involvering av genetiske faktorer i bukspyttkjertelkreft [6]; omtrent 10% av pasientene ble rapportert å ha familiehistorie og individer som har første grad slektninger med kreft i bukspyttkjertelen åpenbarte 2 til 4 ganger høyere risiko for sykdommen [7] – [9]. Disse data indikerte at genetiske faktorer er sannsynlig til å spille noen rolle i utviklingen av kreft i bukspyttkjertelen. I det siste tiåret, fremme av molekylærbiologi forbedret forståelse av patogenesen av kreft i bukspyttkjertelen og preget en rekke gener som mutert i bukspyttkjertel kreft, for eksempel somatiske mutasjoner i genene
INK4A (CDKN2A), TP53, DPC4, BRCA1 /2
,
STK11, APC, KRAS Hotell og
ATM og PALB2
finnes i bukspyttkjertel kreft [10] -. [18]
To nyere GWAS studier for kreft i bukspyttkjertelen ved hjelp av kaukasiske populasjoner har identifisert assosiasjoner genom-wide betydning på kromosomer 9p34.2 (
ABO
), 13q22.1, 1q32 (
NR5A2
) og 5p15.33 (
CLPTM1L-tERT
), og fremhevet at akkumulering av disse felles genetiske risiko varianter med beskjedne effekter vil trolig spille en viktig rolle på dette kompleks sykdom, enten individuelt eller i samspill med miljøfaktorer [19] – [22]. Som etnisitet er en av de kritiske faktorer i patogenesen av genetiske sykdommer med kompleks gen-gen og gen-miljø-interaksjoner, vi (Biobank Japan (BBJ) i The University of Tokyo og National Cancer Center (NCC) Japan) kombinert prøver av 991 tilfeller med kreft i bukspyttkjertelen og 5209 kontroller (tabell S1), forsøkt å identifisere felles genetiske variasjoner forbundet med mottakelighet for kreft i bukspyttkjertelen i den japanske befolkningen.
Resultater
Etter standard kvalitetskontroll av resultater genotypen (Tabell S2), ble utført forening analyse for 420,236 SNPs benytter logistisk regresjonsanalyse på grunnlag av alleliske, dominant og recessive modeller etter justering av alder, kjønn og røykestatus for hver enkelt. QQ plott for GWAS basert på allel
P
-verdier ved logistisk regresjon viste ingen signifikant befolkningen lagdeling med genomisk inflasjon faktor λ fra 1,026 (figur 1).
Dette QQ plott er basert på logistisk regresjon allel
P
-verdier etter standard kvalitetskontroll. (Genomisk inflasjon faktor λ = 1,026).
Vi lykkes identifisert tre genomiske regioner, 6p25.3, 12p11.21 og 7q36.2, vist seg å være signifikant assosiert (
P-
verdi 5,0 × 10
-7) med økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen som angitt i Manhattan plottet i figur 2 (referert til ref 23)
tomten er basert på logistisk.. regresjonsmodell etter korrigering av alder, kjønn og røykestatus.
P
min indikerer minimum
P
-verdi fra logistisk regresjonsanalyse for tre modeller: allel, dominante og recessive. Rød linje indikerer genome-wide betydelig nivå (
P-
verdi = 5 × 10
-7).
Den mest betydelig assosierte SNP, rs9502893 (
P
-verdi på 3,30 × 10
-7, per-allelet odds ratio (OR) på 1,29 med 95% konfidensintervall (KI) fra 1,17 til 1,43), ligger innenfor en 75-kb koblingsulikevekt ( LD) blokk på kromosom 6p25.3 (tabell 1). Dette LD Blokken innbefatter
FOXQ1 plakater (gaffelhodeboks (Fox) Q1) genet, som ligger 25 kb oppstrøms for denne markør SNP (figur 3a). Imputation analyse avslørte også beskjeden forening ved SNPs ligger i nærheten av eller på
FOXQ1
genet som tyder på det å være en av de utløsende gener for kreft i bukspyttkjertelen (figur 3a og tabell S3).
(a ) 6p25.3 region, SNP rs9502893 ligger 25 kb oppstrøms for genet
FOXQ1
. (B) 12p11.21 regionen, er SNP rs708224 ligger på andre intron av genet
BICD1
. (C) 7q36.2 regionen, er SNP rs6464375 ligger i første intron av genet
DPP6 avskrift variant 3
. Hver av markøren SNPs er markert med en blå diamant. SNPs som er genotypet i Illumina plattform plottes som diamanter; Kalkulatoriske SNPs er plottet som sirkler. Fargeintensiteten reflekterer graden av LD med markøren SNP, rød (r
2≥0.8), oransje (0.5≤r
2 0,8), gul (0.2≤r
2 0,5) og hvit (r
2 0,2). Lys blå linjen indikerte lokal rekombinasjon hastighet.
Den andre betydelig assosierte SNP, rs708224, som ligger i den andre intron av genet
BICD1 plakater (Bicaudal-D homolog 1 ) på kromosom 12p11 (
P
-verdi på 3,30 × 10
-7, per-allelet OR på 1,32 med 95% KI av 1,19 til 1,47) (tabell 1). Den 80-kb LD blokk som viser sammenhengen tilsvarer den andre intron av
BICD1
som avslørt av godtgjørelses analysen er vist i figur 3b (tabell S3).
Den tredje locus er preget av rs6464375 , rs7779540, rs6973850 og rs1048768 i første intron av
DPP6
genet. Disse SNPs indikert suggererende foreninger bare under recessive modell med minimum
P
-verdi av 4,41 × 10
-7 (OR av 3,73 med 95% KI av 2.24 til 6.21) som vist i tabell 1 og figur 3c .
Diskusjoner
Her presenterer vi resultatene av GWAS analyse på 991 tilfeller med kreft i bukspyttkjertelen og 5209 kontroller. Vår studie er det første GWAS forsøk på å identifisere felles varianter assosiert med kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen og hell identifisert SNPs ligger på kromosom loci av 6p25.3, 12p11.21 og 7q36.2 er signifikant assosiert med økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen .
det er kjent at utviklingen av den felles sykdommen er forårsaket av akkumulering av vanlige genetiske varianter, og hver av denne variant har en meget beskjeden effekt på risikoen (for eksempel OR av 1,2). For å påvise en slik liten brøkdel, GWAS involverer mye større populasjoner (5000-10000) bør være nødvendig. Vår studie var forventet å identifisere SNPs med moderate effekter (dvs. ELLER 1.4). Derfor SNPs som viser svært beskjeden effekt kan ha mislyktes i å bli identifisert gjennom denne studien.
Den mest signifikant assosiert SNP i denne GWAS, rs9502893 (
P
verdi = 3,30 × 10
-7, OR = 1,29) ligger innenfor en 75 kb LD blokk som omfatter genet
FOXQ1
på kromosom loci 6p25.3.
FOXQ1
koder for protein gaffelhodeboks (Fox) Q1. Fox familien av transkripsjonsfaktorer består av minst 43 medlemmer og mutasjoner i Fox genene kan føre til betydelige effekter på human vanlig sykdom og kreft [24], [25]. En Fox medlem, FoxM1, er godt kjent for å være assosiert med onkogenese av kreft i bukspyttkjertelen. Nedregulering av dette protein resulterer i hemming av migrasjon, invasjon og angiogenese i bukspyttkjertelcancerceller [26]. Videre, en fersk studie viste at FoxQ1 er overuttrykt i kreft i bukspyttkjertelen, noe som tyder på sin rolle i kreft i bukspyttkjertelen tumorigenesis [27]. Selv om SNP som vi identifiserte er omtrent 25 kb nedstrøms til dette genet, kan den tilhørende SNP «tag» det forårsakende varianten ligger på ekspresjonsregulatorisk region av genet, og senere endre ekspresjon av genet. Imidlertid er videre studier er nødvendig for å belyse en presis biologisk rolle og mekanisme av genet funksjon med hensyn til bukspyttkjertelen kreftutvikling.
Den nest mest signifikant assosiert SNP, rs708224 (
P
verdi = 3,30 × 10
-7, OR = 1,32) ligger innenfor
BICD1
genet. Dette genet koder for et protein Bicaudal-D homolog 1, som spiller en rolle i vacuolar handelen. Tidligere studier rapporterte betydelige bevis som indikerer en sammenheng mellom vacuolar genet og kortere telomerer i gjær modell [28] – [30]. I tillegg Manginos et al. antydet at genetiske variasjoner innenfor
BICD1
genet kan endre sine transkripsjons nivåer og i sin tur påvirker telomerlengde hos mennesker [31]. Flere nyere studier har dokumentert redusert telomerlengde i bukspyttkjertelen duktale adenocarnoma eksemplarer, noe som tyder telomeric dysfunksjon i bukspyttkjertelen kreftceller [32] – [34]. Det er således av betydning for å bestemme de funksjonelle konsekvenser av rs708224 og /eller variasjoner koblet til denne SNP i patogenesen av kreft i bukspyttkjertelen.
Flere SNP som befinner seg i den første intron
DPP6
indikert tankevekkende assosiasjoner med en økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen i denne studien.
DPP6
koder protein dipeptidyl-peptidase 6, som binder seg til spesifikke spenningsstyrte kaliumkanaler og endrer sitt uttrykk og biofysiske egenskaper. En fersk studie på kjernesignalveier i menneskelige bukspyttkjertel kreft funnet tre somatiske mutasjoner i DPP6 blant 24 bukspyttkjertelkreft undersøkte prøvene av detaljert sekvens analyser. Rapporten foreslo også at DPP6 kan spille en avgjørende rolle i reguleringen av invasjonen av kreft i bukspyttkjertelen celler [35]. Derfor vår studie styrker faren for DPP6 i bukspyttkjertelkreft og garanterer ytterligere screening på dette genet for å bekrefte sin tilknytning til kreft i bukspyttkjertelen.
Nye GWAS rapporter har antydet flere loci på kromosomene 9p34.2, 13q22.1, 1q32.1 og 5p15.33 å bli assosiert med en økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen i kaukasiske befolkningen [21], [22]. Blant de betydelig tilhørende SNPs, rs9543325 på kromosom 13q22.1 viste moderat assosiasjons i våre studiepopulasjoner (
P
-verdi (allel modell) på 1,69 × 10
-4, OR på 1,21 med 95% KI fra 1,10 til 1,34) (tabell S4). På den annen side, SNPs på kromosomene 9p34.2 (rs505922) og 1q32.1 (rs3790844) viste en svak sammenheng i våre studiepopulasjoner (
P
-verdier på 3,69 × 10
-2 og 1,24 × 10
-2; ORS av 1.11 og 1.14 med 95% KI av 01.01 til 01.22 og 01.03 til 01.27, henholdsvis) (tabell S4). Vi klarte ikke å gjenskape de rester loci (
SHH Hotell og to loci på kromosomene 5p15.33 og 15q14) i disse rapportene, sannsynligvis fordi de fleste av disse er knyttet SNPs er enten ikke-polymorfe eller har svært lave allele frekvenser ( MAF = 0,01) i japanske befolkningen. Kraften i vår studie var ikke tilstrekkelig nok til å oppdage positive assosiasjoner for disse variantene med lav alleliske frekvens. Slike etnisk forskjell i genetisk arkitektur sykdom mottakelighet er ikke sjelden. For eksempel to siste GWAS rapportert vanligste variantene på
KCNQ1
genet assosiert med type 2 diabetes mellitus i japanske befolkningen, men europeiske GWAS var ikke i stand til å identifisere assosiasjoner på grunn av den lave allel frekvensen av disse variantene i befolkningen [ ,,,0],36], [37]. I tillegg kan identifisering av følsomhet loci også bli påvirket av forskjeller i LD struktur på tvers av ulike populasjoner og med muligheten for interaksjon med andre genetiske varianter og miljøfaktorer [38].
I sammendraget, denne studien representerer den første GWAS å identifisere felles varianter muligens assosiert med kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen. Vår studie bekrefter foreningen fra kaukasisk GWAS studier og avdekket flere roman mulig kandidat assosiert loci som ikke ble oppdaget i forrige kaukasisk GWAS studier. Likevel er videre flere gjennomkjøringer for å bekrefte eller utelukke dagens funn.
Materialer og metoder
Case-og kontrollpersoner
Totalt 331 og 675 tilfeller som var klinisk og /eller histologisk diagnostisert til å ha en invasiv bukspyttkjertelen ductal adenokarsinom ble hentet fra Biobank Japan (https://biobankjp.org) ved institutt for medisinsk vitenskap, The University of Tokyo samt National Cancer Center Hospital, henholdsvis. Kontrollprøvene bestod av japanske frivillige som ble hentet fra Osaka-Midosuji Rotary Club, Osaka, Japan (
n
= 906), samt fra ansatte i Keio University, Japan, som deltok i sin helsesjekk program (
n
= 677). I tillegg personer som var registrert i Biobank Japan som pasienter med ulike sykdommer unntatt kreft (
n
= 3728) (de som har lungetuberkulose, kronisk hepatitt-B, keroid, legemiddelindusert hudutslett, perifer karsykdom , arytmi, slag og hjerteinfarkt) ble anvendt som kontroller. Alle prøvene ble oppnådd etter å ha innhentet skriftlig informert samtykke. Dette prosjektet ble godkjent av etisk komité ved Institutt for medisinske basalfag, Universitetet i Tokyo, National Cancer Center og Keio-universitetet. Personer som hadde klinisk historie av diabetes mellitus (en mulig konfunderende faktor for kreft i bukspyttkjertelen) ble ekskludert fra disse kontrollsett. For prøve kvalitetskontroll, vi ekskludert fem tilfeller med takst 0,98. Etter å ha utført hovedkomponentanalyse, ekskluderte vi uteliggere av 10 tilfeller og 102 kontroller, som ikke tilhører de store japanske klynge (Hondo cluster) (Figur S1) [39]. Vi fikk til slutt utført foreningen studie basert på 991 tilfeller og 5209 kontroller (tabell S1). Strøm beregning viste at vår studie ville ha over 90% strøm til å oppdage en per-allel OR på 1,4 eller høyere for et allel med 30% frekvensen på genom-wide signifikansnivå (α = 5 × 10
-7).
SNP genotyping og kvalitetskontroll
Alle personene ble genotypet ved hjelp av enten Illumina infinium HumanHap550v3 eller Illumina infinium Human610-Quad DNA-analyse genotyping BeadChip. SNP’er felles i de to plattformene ble anvendt for videre analyse. Vi søkte SNP kvalitetskontroll for alle sett av prøver som følger; SNP takst skal være 0,99 i begge tilfeller og kontroller, og
P
-verdi av Hardy-Weinberg likevekt test skal være 1,0 × 10
-6 i kontroller. SNPs med mindre allel frekvens (MAF) av 0,01 i både case og kontrollprøver ble ekskludert fra videre analyse (tabell S2)
Statistisk analyse
Vi analyserte hver SNP med logistisk regresjon. justert for alder (kontinuerlig), kjønn og røykestatus (aktuell /tidligere, aldri).
P-
verdier og OR med 95% KI ble beregnet for allel, dominant og recessive modeller. Vi brukte den minste
P
-verdier hentet fra tre modeller for å vurdere den statistiske signifikansen av foreningen. Alt eller blitt rapportert med hensyn til risiko allelet. Alle de statistiske analysene ble utført ved hjelp av R statistisk miljø versjon 2.9.0 (https://www.r-project.org/) eller plink 1,06 (https://pngu.mgh.harvard.edu/~purcell/plink/) . R statistisk miljø versjon 2.9.0 ble benyttet til å tegne QQ plott og regional tilknytning tomten.
Genotype Imputation
Vi utførte genotype imputering analyse for hvert sett av prøver ved å benytte en skjult Markov modell som programmert i MACH versjon 1.0 (https://www.sph.umich.edu/csg/abecasis/mach/index.html). Å antyde utypet og mangler genotyper rundt kandidaten kromosom loci, forutsatt at vi genotyper fra våre egne prøver sammen med haplotyper for referanseprøver (japansk fra Tokyo, JPT) fra HapMap database (https://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/). SNPs med lav genotyping rate ( 99%), som viser avvik fra Hardy-Weinberg likevekt ( 1,0 × 10
-6), eller MAF ( 0,01) ble ekskludert fra analysen. MACH versjon 1.0 ble brukt for å estimere haplotyper, kart crossover og feilrater ved bruk av 50 gjentakelser av Markov kjede Monte Carlo algoritme. Ved å benytte den genotype informasjon fra databasen HapMap, ble maksimum likelihood genotyper generert. For kvalitetskontroll, beholdt vi kalkulatoriske SNPs med den estimerte r
2 av 0,3. Vi har også plukket opp totalt 17 SNPs (
P
-verdi 0,001). For å verifisere foreningen bruker Invader og TaqMan genotyping metoder (data ikke vist)
Hjelpemiddel Informasjon
Table S1. .
Sample karakteristisk for denne studien
doi: 10,1371 /journal.pone.0011824.s001 plakater (0,02 MB XLS)
Tabell S2.
Totalt antall SNPs ekskludert i henhold til hver kvalitetskontroll kriterier
doi:. 10,1371 /journal.pone.0011824.s002 plakater (0,02 MB XLS)
tabell S3.
Imputation analyse rundt signifikant assosiert SNPs
doi:. 10,1371 /journal.pone.0011824.s003 plakater (0,04 MB XLS)
Tabell S4.
Association studie av SNPs som er vist å være signifikant assosiert med økt risiko for kreft i bukspyttkjertelen i kaukasiske befolkningen på japansk
doi:. 10,1371 /journal.pone.0011824.s004 plakater (0,02 MB XLS)
Figur S1.
Prinsipal komponent analyse for GWAS av kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen. a) Prinsipal komponent analyse for GWAS av kreft i bukspyttkjertelen i japanske befolkningen refererer til fire HapMap befolkningen kontrollpersoner inkludert CEU indikerer kaukasiere fra Utah; Yri, nigerianere fra Yoruba; CHB, Han-kinesere fra Beijing og JPT, japansk fra Tokyo. b) Prinsipal komponent analyse av forsøkspersonene som nevnt bare til asiatiske populasjoner. Vi utnyttet prøver fra homogen case-control (Hondo) klynge
doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s005 plakater (9,43 MB TIF)
Takk
uttrykke vår oppriktige takknemlighet til alle pasienter som deltar i denne studien. Vi ønsker å takke dr Yoichiro Kamatani for hans konstruktive kommentarer og forslag. Vår takknemlighet går også til medlem av Rotary Club of Osaka-Midosuji District 2660 Rotary International i Japan for å gjøre denne studien mulig. Vi takker legene. Hideki Ueno, Masafumi Ikeda, Chigusa Morizane, Yoshihiro Sakamoto, Minoru Esaki, Tomoo Kosuge og Nobuyoshi Hiraoka for konstatering av pasientene og deres klinisk-patologisk informasjon ved National Cancer Center Hospital. Vi ønsker også å uttrykke vår takknemlighet til Miss Kumi Matsuda for hennes fremragende teknisk assistanse.
