Abstract
Forstå virkningen av flere genetiske varianter og deres interaksjoner på sykdommen pene av familiær flere prostata kreft er svært relevant for den generelle forståelsen av kreftutvikling. Vi vurderte felles effekten av to loci på rs4242382 på 8q24 og rs10486567 på 7p15.2 til dette formål. Vi analyserte data fra en finsk familie-baserte genetiske studien, som var sammensatt av 947 menn, inkludert 228 tilfeller i 75 familier, for å evaluere de respektive effekten av de to loci på sykdommen pene; Særlig ble forekomst og antall prostata krefttilfeller i en familie benyttet for å vurdere samspillet mellom de to loci under additive og multiplikative Poisson regresjonsmodeller. Risikoen alleler A ved rs4242382 (OR = 1,14, 95% CI 1.8 til 1.19, P 0,0001) og en risiko allel A ved rs10486567 (OR = 1,06, 96% CI 1,01 til 1,11, P = 0,0208) ble funnet å være assosiert med økt risiko for familiær PRCA, spesielt med fire eller flere saker innenfor en familie. En multiplikativ modell montert felles effekt bedre enn en additiv modell (likelihood ratio test X
2 = 13,89, P 0,0001). Påvirkningen av risikoen allel A ved rs10486567 var høyere i nærvær av risikoen allel A ved rs4242382 (OR = 1.09 (01.01 til 01.18) vs. 1,01 (0,95 til 1,07)). Lignende funn ble observert i ikke-aggressive PRCA, men ikke i aggressive PRCA. Vi viste at to loci (rs4242382 og rs10486567) er sterkt forbundet med familiær flere PRCA, og genet-genet interaksjon eller statistisk epistasis var i overensstemmelse med Fisher multiplikativ modell. Disse loci sin forening og epistasis ble observert for ikke-aggressiv, men ikke for aggressive svulster. Den foreslåtte statistiske modellen kan videreutvikles for å imøtekomme flere loci interaksjoner for å gi ytterligere innsikt i epistasis
Citation. Chen LS, Fann JC-Y, Chiu SY-H, Yen AM-F, Wahlfors T, Tammela TL, et al. (2014) Vurdering av interaksjoner av Two Loci (rs4242382 og rs10486567) i Familiær Prostate Cancer: Statistisk Evaluering av epistasis. PLoS ONE 9 (2): e89508. doi: 10,1371 /journal.pone.0089508
Redaktør: Surinder K. Batra, University of Nebraska Medical Center, USA
mottatt: 12. august 2013, Godkjent: 21 januar 2014; Publisert: 25 februar 2014
Copyright: © 2014 Chen 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 støttet av Sigrid Juselius Foundation, Academy of Finland (251 074), den finske Kreft Organisasjoner og konkurransedyktig forskning Finansiering av Pirkanmaa Hospital District (9N069) tilskudd til JS 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
Genetisk predisposisjon og familiær aggregering av prostatakreft (PRCA) har blitt vist i mange studier; en tvilling studie viste en svært høy arvbarhet poengsum [1]. Menn med en affektert første-graders slektning har en to-ganger økt risiko for PRCA og enda høyere risiko for en tidlig debut av PRCA sammenlignet med de uten et slikt forhold [2], [3]. De siste genomassosiasjonsstudier har identifisert flere genetiske varianter i over 40 loci som er betydelig forbundet med en risiko for prostatakreft [4]. Opprinnelig disse variantene ble hovedsakelig funnet i til sammen fem kromosomale regioner; tre uavhengige regioner i 8q24, på en region av 17q12, og en region av 17q24.3 [5] – [9]. Imidlertid har det blitt rapportert at en familiehistorie er prediktiv for risikoen for prostatakreft uavhengig av den virkning av SNP i risikoen i kromosomale regioner [1]. I tillegg til de områder på kromosomene 8 og 17, en bestemt SNP i
JAZF1
genet på 7p15.2 har gjentatte ganger blitt assosiert med PRCA risiko [10] – [13]. Foruten generell risiko, særlig interessert er de innrapporterte assosiasjoner med tidlig debut, og aggressiv sykdom, samt med biokjemisk tilbakefall, noe som tyder prognostisk betydning [14] -. [16]
SNP kjent som rs10486567 ligger i intron 2 av
JAZF1
, som koder for en transkripsjons repressor av NR2C2, en kjernefysisk foreldreløs reseptor som er sterkt uttrykt også i prostata kreft [13].
Fordi en rekke SNPs er involvert i familiær risiko for prostatakreft, men deres uavhengige viktigste effektene forklarer bare en brøkdel av den observerte arvbarhet, gir gen-gen samspill mellom loci (avgang fra uavhengighet av effekter, som er kjent som epistasis i genetikk og effekt endring i epidemiologi) en potensiell forbedring i å forstå den arvelige komponenten av prostatakreft [17]. Av de identifiserte SNPs, valgte vi to SNPs, en vanlig og konsekvente risiko SNP rs4242382 innenfor 8q24 på kromosom 8, og SNP rs10486567 innenfor
JAFZ1
på kromosom 7 med konsistente assosiasjoner i ulike populasjoner og også med ulike sykdoms utfall .
Vi forsøkte å evaluere virkningen av to loci på rs4242382 og rs10486567 på prostatakreft risiko innenfor en familie. Vi vurderte også samspillet mellom de to loci i additiv og multiplikative modeller. Separate analyser ble også gjennomført for aggressive og ikke-aggressive PRCA.
Materialer og metoder
Datakilder og studiedesign
De data som brukes til følgende analyse er fra en populasjon basert kohort som besto av pasienter diagnostisert med prostatakreft i Pirkanmaa Hospital District og kontrollpersoner valgt fra de anonyme mannlige blodgivere hentet fra det finske Røde Kors. Studieutformingen og DNA-prøvetaking er blitt beskrevet i tidligere studier [18], [19]. Dataene som brukes for den familiære aggregering analyse av PRCA var avledet fra en finsk familie studie med 947 forsøkspersoner fra 76 familier med 2-6 familiemedlemmer (figur 1). Vi brukte en familiebasert studiedesign ved å dividere disse 947 fagene inn 719 upåvirket slektninger og 228 tilfeller med PRCA. De eldste upåvirket sakene ble valgt for kontroller fra hver familie. De gjennomsnittlige alder var 61,5 og 65,0 for upåvirket slektninger og saker, henholdsvis. Blant de 228 pasienter med prostatakreft, 25% (N = 57) var klinisk avansert og hadde Gleason Score≥7; de ble klassifisert som aggressiv kreft. Gjennom disse indekstilfeller, var det totalt 228 prostata krefttilfeller blant familiemedlemmer funnet å ha et utfall etter en Poisson regresjonsmodell med genotypene for de to loci, rs4242382 på 8q24 og rs 10486567 på 7 p, definert som de uavhengige variablene.
Genotype
To loci, rs4242382 på 8q24 og rs 10486567 på 7p15.2, med genotypene AA, GA, og GG, ble valgt for analysen av de grunner som er skissert ovenfor. Risikoen allelet A av rs4242382 ved 8q24 er tidligere blitt rapportert å være assosiert med en aggressiv -PRCA [2], [8], [19] – [24]. Risikoen allelet G av rs 10486567 ved 7p15.2 på intron 2 av JAZF sink finger1 genet (
JAZF1
) er ofte observert hos europeerne [9].
Statistical Analysis
frekvensene for de to SNP ble uttrykt som prosent. Frekvensene av genotype AA eller GA versus GG er oppført med antall berørte menn for de to loci. Ved å ta antall PRCA tilfeller blant familiemedlemmer av en proband som resultat, vi brukte en multivariabel Poisson regresjonsmodell for å evaluere effekten av genotypene AA /GA versus GG for de to SNPs på antall PRCA saker familien. I tillegg vurderte vi gense interaksjoner mellom de to SNPs under de to modellene av statistisk epistasis, den additive modellen og multiplikativ modell foreslått av Fisher. Vi brukte likelihood ratio test med Akaike Informasjon Criterion (AIC) tiltak for å vurdere om et tilsetningsstoff eller en multiplikativ modell tilpasset dataene bedre når det inkludert to loci vs. bare ett locus.
Resultater
Figur 1 viser familiene til 947 forsøkspersoner, hvor 719 av dem var sunn og 228 diagnostisert med PRCA. De inkluderte 30 familier med to medlemmer med PRCA, 26 familier med tre, 12 familier med fire, seks familier med fem, og to familier med seks familiemedlemmer diagnostisert med PRCA.
allelfrekvenser ble beregnet som 6,4% AA (n = 61), 31,8% av GA (n = 301), og 61,8% av GG (n = 585) for rs4242382; 6,5% av AA (n = 61), 36,9% av GA (n = 348), og 57,6% av GG (n = 534) for rs10486567.
Frekvensen av risikoen allel A (AA eller GA ) på rs4242382 økte fra 34,2% for familier med to PRCA tilfeller opp til 53% for familie familier med minst fem berørte medlemmer (tabell 1). Tilsvarende frekvens av risikoen allel A ved rs10486567 økte fra 42,2% for familier med to berørte medlemmer til 49,4% for de med fem eller flere tilfeller. En like sterk relasjon ble ikke funnet for risiko allelfrekvenser og antall aggressive PRCA tilfeller.
I Poisson regresjonsanalyse vurderer alder som en konfunderende faktor, risikoen allel A ved rs4242382 var assosiert med økt risiko for familiære flere PRCA tilfeller (AOR = 1,19, 95% CI 1.8 til 1.19, P 0,0001, tabell 2). I tillegg fare allel A ved rs10486567 viste en signifikant, men noe svakere virkning (AOR = 1,06, 95% CI 1,01 til 1,11, P = 0,0208).
Når de to loci ble vurdert samtidig i en additiv modell, regresjonskoeffisientene ble svakt redusert fra AOR = 1.14 (01.08 til 01.19) for å AOR = 1.13 (01.08 til 01.19) for risiko allel A ved rs4242382, samt fra AOR = 1,06 (01.01 til 01.11) for å AOR = 1,04 (1,00 til 1,09) for risiko allel A ved rs10486567. Tilsetning av enten risiko allel forbedret tilpasning av modellen på et statistisk signifikant nivå sammenlignet med et enkelt locus modell (risiko allel A ved rs4242382 resulterte i X
2
(1) = 183,0093, P 0,0001, og A ved rs10486567 med X
2
(1) = 16,89, P 0,0001, tabell 1), noe som antyder at effekten av de to risikolene var uavhengig i sammenheng med additivet modell. Sammenlignbare resultater ble observert for ikke-aggressive PRCA, riktignok risikoen allel A ved rs4242382 var mer innflytelsesrike enn risikoen allel A ved rs10486567 med sistnevnte blir ikke-signifikant (P = 0,74). For den aggressive PRCA, ble ingen signifikant forbedring finnes til enkelt locus modellen når to loci modellen ble brukt (P-verdier 0,46 og 0,49).
multiplikativ modell med interaksjonsledd for de to SNPs montert dataene betydelig bedre enn tilsvarende additiv eller multiplikative modeller (P = 0,0002, tabell 3, AIC = 7713,23, se tabell S1 i File S1). En signifikant forbedring ble også observert for data fra ikke-aggressive PRCA, men ikke fra den aggressive PRCA. Effekten av risikoen allel A ved rs4242382 ble modifisert ved risikoen allel A ved rs10486567, som vist i tabell 3 sammen med resultatene av hvert locus lagdeling av den andre allel A risiko for -PRCA og ikke-aggressive PRCA. Effekten av risikoen allel A ved rs10486567 var sterkere i nærvær av risikoen allel A ved rs4242382 (AOR = 1,09, 1,01 til 1,18 vs. 1,01, 0,95 til 1,07), noe som indikerer en synergistisk epistasis (tabell 4). Et lignende funn ble ikke observert for effekten av rs4242382 i forhold til rs10486567 (AOR = 1.18, 1.10 til 1.27, i fravær av det sistnevnte vs. 1,09, 1,02 til 1,16, når de inneholder begge). En slik effekt på risiko endring mellom de to loci ble også observert for ikke-aggressiv PRCA.
Figur 2 viser sannsynligheten for å ha minst fire PRCA tilfeller blant familiemedlemmer spådd av Poisson regresjonsmodell. De som hadde risikoen allel A på både rs4242382 og rs10486567 viste høyere sannsynlighet for å ha minst fire berørte slektninger. Figur 3 viser også sannsynligheten for å ha minst fire PRCA tilfeller blant familiemedlemmer i kombinasjon med å ha risiko allel A ved rs4242382 og på rs10486567. De som bærer risikoen allelet for begge loci hadde en 13% høyere risiko for å ha minst fire -PRCA tilfeller blant familiemedlemmer enn de som ikke bærer risikoen allelet.
A. Risikoen for å multiplekse prostatakreft familier med SNP rs4242382. B. Risikoen for å multipleks av prostata krefttilfeller i en familie for SNP av rs10486567
Diskusjoner
Til tross for en rekke studier som omhandler genetisk mottakelighet for prostatakreft, svært få studier har blitt utført for å evaluere effekter interaksjoner (epistasis) på sykdommen pene ved hjelp av state-of-the-art statistisk analyse av felles effekter. Videre vår endepunktet var flere PRCA saker innenfor en familie, som sjelden har blitt studert. Epistasis i genotype nivå er definert som samspillet mellom flere gener eller loci, og dette felles genetisk effekten kan være den faktor bak «manglende arve», et fenomen som er knyttet til den uforklarte parti av arvelig kreft følsomhet, som er observert i PRCA. I denne studien har vi brukt familiebaserte data for å undersøke effekten av to loci, rs4242382 på 8q24 og rs10486567 på 7p15.2, på flere PRCA saker innen familie ved Poisson regresjon metode for å sammenligne additive og multiplikative modeller. Vi viste en statistisk signifikant sammenheng mellom de to individuelle loci og multippel PRCA, i tillegg til en synergistisk gen-genet interaksjon mellom de to risiko alleler. Gene-genet interaksjoner var statistisk signifikant under begge modellene, men multiplikativ modellen gitt en bedre passform enn den additive modellen med hensyn til sannsynligheten for forholdet testen med AIC kriteriet. De genetiske interaksjoner (joint effekten av rs4242382 på 8q24 og rs10486567 på 7p15.2) resulterte i en positiv statistisk epistasis (ekstrautstyr) i multiplikativ modell, men en litt negativ epistasis (antagonistisk effekt) i additiv modell. Dette statistisk epistasis ble også observert for ikke-aggressive PRCA, men ikke for den aggressive PRCA.
Våre funn for rs4242382 på 8q24 og rs 10.486.567 ved 7p15.2 var i samsvar med genom-wide studie der risikoen allel A i rs4242382 på 8q24 førte til en 41% økning i risikoen for ikke-aggressive PRCA og en risikoøkning i aggressive PRCA 66% sammenlignet med kontrollgruppen; risikoen allelet G av rs10486567 ved 7p15.2 var assosiert med en reduksjon på 18% i ikke-aggressive -PRCA og 8% reduksjon i aggressive -PRCA [13]. Sammenhengen mellom rs4242382 ved 8q24, og risikoen for prostatakreft har vært konsekvent rapportert i en rekke på genomstudier [2], [8], [20] – [24]. Risikoen allelet G av rs10486567 er rapportert som den store allel i europeerne. I vår studie frekvensen av det risiko allelet G var omtrent 75%. Imidlertid har retningen på sammenhengen mellom rs10486567 på 7p15.2 og risikoen for prostatakreft ikke vært konsekvent i flere studier. Resultatene utgitt av Thomas et al. [13] samt vår studie indikerer en invers sammenheng; i motsetning, har flere andre vist en positiv sammenheng [15], [24]. SNP rs10486567 ligger innenfor intron 2 av
JAZF
1-genet på kromosom 7p15.2 koder for en tre C2-H2-typen sink-finger-protein, som er en transkripsjons repressor av NR2C2, en nukleær orphan reseptor som er sterkt uttrykt i prostata vev og samhandler med androgen reseptoren. Det er ingen biologisk tolkning for de funksjonelle konsekvensene av JAZ1 i prostata kreftutvikling. Det har blitt rapportert at
JAZF
en er en del av genet fusjon med
SUZ
12, som finnes i livmor stromal tumor. Den omvendt sammenheng funnet både Thomas og vår undersøkelse kan være på grunn av økt risiko for T2D, som har blitt rapportert å være omvendt assosiert med -PRCA [13]. Området på 8q24 er knyttet til mange kreftformer, for eksempel bryst, tykktarm og blære kreft, i tillegg til -PRCA, og området er vist å ha flere regulatoriske varianter. Derfor er det mulig at SNPs analysert her eller andre SNPs i koblingsulikevekt i nærheten av de testede som påvirker uttrykket av genet de bodde i, muligens opptrer som regulatorer for andre genet. Også,
JAZF1
er kjent for å ha alternativt spleisede varianter, som koder for forskjellige protein isoformer men ikke alle varianter har blitt fullstendig karakterisert. Disse kan være vevstype og /eller SNP bestemt. Imidlertid kan ingen eksplisitte konklusjoner om samspillet mellom disse variantene gjøres uten ytterligere funksjonelle validering. Resultatene som presenteres her var fra en relativt liten prøvesett og derfor ytterligere studier er garantert, også i andre populasjoner.
En familiebasert studie design er ideell for å vurdere uavhengig genetisk påvirkning av flere SNPs og deres felles effekter med andre genetiske determinanter på sykdommen pene mellom flere PRCA tilfeller. Det kan også gi et innblikk i de funksjonelle og evolusjonære konsekvenser av epistasis.
Vi testet gen interaksjoner mellom de to loci, rs4242382 på 8q24 og rs 10486567 på 7 p, under Fisher modell av statistisk epistasis, og vi har funnet at multiplikativ modell utstyrt funnene bedre enn additiv modell. Dette tyder på tilstedeværelsen av koblingsulikevekt for disse to loci [17]. Men en negativ epistasis ble funnet i sammenheng med et additiv modell, mens den multiplikativ modell foreslått en positiv epistasis. Ulike målinger for epistasis kan føre til ulike tolkninger; modell-avhengighet av felles effekter har blitt godt etablert i epidemiologi og biostatistikk [17]. Etter avtale med en tidligere studie om utvidelse av felles epistasis modell med ulike klasser av statistiske modeller [17], fant vi også at å legge forskjellige loci ville gi forskjellige resultater. For eksempel, i vår additiv modell, en inkludering av rs10486567 ikke endre effekten av rs4242382, mens du legger rs4242382 vesentlig påvirket påvirkning av rs10486567. Et lignende fenomen ble observert i multiplikativ modell. Men dette epistasis ble bare observert i ikke-aggressive -PRCA, men ikke i den aggressive -PRCA, noe som antyder at evalueringen av de to loci ikke kan anvendes for identifisering av familier med risiko for å utvikle aggressiv PRCA i den finske befolkningen. Dette kan gjenspeile det faktum at begge SNPs opprinnelig ble funnet å være assosiert med PRCA risiko, ikke sykdom utfallet, og at de senere assosiasjoner med sykdom utfallet faktisk reflektere andre, ukjente, og muligens populasjonsspesifikke interaksjoner.
i konklusjonen, foreslo vi en familiebasert studiedesign for å demonstrere effekten av tidligere rapportert SNP på 8q24, kjent som rs4242382, på risikoen for multippel PRCA. Våre funn tyder på en interaksjon mellom rs4242382 og rs10486567 i begge multiplikative og additive modeller. Den foreslåtte metoden er nyttig for identifisering av relevante varianter i sterk LD med SNP av interesse samt kvantifisering epistasis mellom to loci påvirker pene av komplekse sykdommer og deres egenskaper.
Hjelpemiddel Informasjon
Fil S1.
Tabell S1, Likelihood ratio test for to loci med og uten samhandlingsmodeller på prostatakreft. Tabell S2, Likelihood ratio test for to loci med og uten samhandlingsmodeller av ikke-aggressiv prostatakreft. Tabell S3, Likelihood ratio test for to loci med og uten samhandlingsmodeller av aggressiv prostatakreft
doi:. 10,1371 /journal.pone.0089508.s001 plakater (DOC)
