Abstract
epidermal vekstfaktor reseptor (EGFR) signalveien regulerer celleproliferasjon, differensiering og overlevelse, og er ofte dysregulerte i esophageal og mage kreft. Få studier har omfattende undersøkt sammenhengen mellom germline genetiske varianter i EGFR sti og faren og mage kreft. Basert på et genom-wide forening studie i en Han kinesiske befolkningen, undersøkte vi 3443 SNPs i 127 gener i EGFR vei for 1942 esophageal plateepitelkarsinom (ESCCs), 1758 mage kreft (GCS), og 2111 kontroller. SNP-nivå analysene ble utført ved bruk av logistiske regresjonsmodeller. Vi benyttet den resampling basert adaptiv rang avkortet produkt tilnærming for å bestemme generasjo- og sti-nivå foreninger. EGFR veien var signifikant assosiert med GC risiko (
P
= 2,16 × 10
-3). Gene-nivå analyser funnet 10 gener for å bli assosiert med GC, inkludert
FYN
,
MAPK8
,
MAP2K4
,
GNAI3
,
MAP2K1
,
TLN1
,
Prlr
,
PLCG2
,
RPS6KB2
, og
PIK3R3 product: (
P
0,05). For ESCC, gjorde vi ikke observere en betydelig vei-nivå forening (
P
= 0,72), men gen-nivå analyser antydet sammenhenger mellom
GNAI3
,
CHRNE
,
PAK4
,
Wasl
, og
ITCH
, og ESCC (
P
0,05). Våre data tyder på en sammenheng mellom spesifikke gener i EGFR signalveien og risiko for GC og ESCC. Videre studier er garantert å validere disse foreningene og å undersøke underliggende mekanismer
Citation. Li W-Q, Hu N, Wang Z, Yu K, Su H, Wang L, et al. (2013) genetiske varianter i epidermal vekstfaktor reseptor Pathway Gener og faren Plateepitelkarsinom og magekreft i en kinesisk befolkning. PLoS ONE 8 (7): e68999. doi: 10,1371 /journal.pone.0068999
Redaktør: Valli De Re, Centro di riferimento Oncologico, IRCCS National Cancer Institute, Italia
mottatt: 24 mars 2013; Godkjent: 04.06.2013; Publisert: 18.07.2013
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:. Shanxi Upper Gastrointestinal Cancer Genetics prosjektet ble støttet av National Cancer Institute (NCI) kontrakt NO2-SC-66211 med Shanxi Cancer Hospital og Institute. Den Nutrition intervensjonsstudier ble støttet av NCI kontrakter NO1-SC-91030 og HHSN261200477001C med Cancer Institute i den kinesiske Academy of Medical Sciences. Analysen ble støttet av egenutført Research Program av National Institutes of Health (NIH), NCI, og Seksjon for Cancer Epidemiology og genetikk. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:. Forfatterne har følgende interesser. Carol Giffen og Xiaoqin Xiong er ansatt av Information Management Services, Inc. Det er ingen patenter, produkter under utvikling eller markedsført produkter å erklære. Dette endrer ikke forfatternes tilslutning til alle PLoS ONE politikk på deling av data og materialer, som beskrevet på nettet i veiledningen for forfatterne.
Innledning
ERBBs eller epidermal vekstfaktor reseptorer (EGFRs ) tilhører den reseptor-tyrosinkinase (RTK) superfamilien, og er viktige signal proteiner i normale fysiologiske betingelser [1], [2]. For eksempel, ligand-bundne EGFRs er regulatorer av cellesyklusprogresjon, spredning, overlevelse, invasjon og andre kreft bidrar prosesser [3], [4]. Ikke overraskende er derfor medlemmer av EGFR familien, spesielt EGFR (også kjent som ERBB1 eller HER1) og ErbB2 (HER2), har vært implisert i utviklingen av en rekke humane kreftformer og blir ivaretatt som terapeutiske mål [3], [4] , [5]. I forhold til spiserøret og magekreft, har høyere EGFR og ErbB2-nivåer blitt korrelert med dårlig spiserøret og magekreft overlevelse [4], [6], [7]. Terapi rettet mot EGFR familien ble vist seg å forbedre esophageal og magekreft prognose [4]. Flere studier har også vist somatiske mutasjoner i gener i EGFR familien i spiserøret og gastriske cancere [8], [9], [10], [11], [12]. I tillegg har en rolle for nedstrøms signalisering av EGFR familien også blitt funnet, med molekyler som er involvert i MAPK /ERK-reaksjonsveien aktiveres i spiserøret og mage kreft [13], [14], [15].
gitt betydningen av denne veien, kan genetiske variasjoner i EGFR-signalproteiner korrelerer med predisposisjon for esophageal og mage kreft. Imidlertid har bare noen få studier har undersøkt rollen til kimlinje enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) i disse kreftformene. Disse få tidligere studier hadde bare begrenset dekning av genene i denne reaksjonsvei [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23]. Selv SNPs i denne veien ikke har nådd genome-wide betydning i publiserte genomassosiasjonsstudier (GWAS) [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], kan en slik kriterier være altfor konservativ for detektering beskjedne assosiasjoner. Derfor kan pathway analyse bidra til å identifisere viktige genetiske bidrag som har individuell effekt størrelser kan være for liten til å bli oppdaget ved hjelp av GWAS vesentlige kriterier [33], [34]. Basert på våre GWAS data i etniske kinesiske forsøks [24], vi lige modeller evaluert assosiasjoner mellom genetiske varianter i EGFR sti og faren plateepitelkarsinom (ESCC) og magekreft (GC) i 1942 ESCC tilfeller 1758 GC tilfeller ( 1126 tilfeller av mage Cardia kreft (GCA) og 632 av mage noncardia kreft (GNCA)), og 2111 kontroller som bor i Taihangfjellene regionen i Kina, et område med høy risiko for ESCC og GC.
Materialer og metoder
Etikk erklæringen
Shanxi øvre gastrointestinal (UGI) Kreft Genetics Project (Shanxi, registrert ved ClinicalTrials.gov som NCT00341276) oppnådd skriftlig informert samtykke fra forsøkspersoner til å delta på Shanxi ordnede studien og den samlede GWAS (studien) og hele prosedyrene ble godkjent av Shanxi Cancer Hospital og institutt Institutional Review Board. De Linxian ernæring intervensjonsstudier (nits, registrert i ClinicalTrials.gov som NCT00342654) innhentet skriftlig informert samtykke fra forsøkspersoner til å delta på NIT ordnede studien og den generelle GWAS (studien) og hele prosedyrene ble godkjent av Cancer Institute i den kinesiske Academy of Medical Sciences Institutional Review Board. NCI spesialstudier Institutional Review Board godkjent både Shanxi og NIT foreldre studier samt den generelle GWAS (studien).
Studiepopulasjon
De deltagerne ble tatt fra to øvre gastrointestinal ( UGI) kreft prosjekter gjennomført i Taihangfjellene område i Kina: Shanxi og nits studie. Shanxi Studien ble igangsatt i 1997 og hadde en case-control del og en sak som bare del. Vi har registrert nydiagnostisert, histologisk bekreftede ESCC og GC tilfeller, og i tilfelle kontroll delen av denne studien, alder (± 5 år) -, sex-, og nabolaget-matchet kontroller ble registrert innen 6 måneder etter identifisering i hvert tilfelle [35]. Blodprøver ble tatt ved innmelding. Nits ble igangsatt i Linxian i 1985 og testet effekten av flere vitamin og mineral kombinasjoner tas daglig i opp til seks år på utfallet av esophageal og mage kreft [36]. Vi samlet inn blod i 1999 og 2000 spesielt for å få DNA fra NIT deltakere. Under oppfølgingen til 31. desember 2010, alle nylig diagnostisert, histologisk bekreftet ESCC og GC tilfeller sammen med kontroller fra en alders- og kjønns stratifisert tilfeldig samplet subcohort, ble inkludert i den aktuelle genetiske analyser. Alle undersøkte esophageal kreft var ESCC, og alle GCer var adenokarsinomer. GCAs ble definert som de som ligger i den proksimale 3 cm av magen, mens GNCAs var de i resten av magen.
Gene SNP og Seleksjon
Vi utførte en omfattende litteratur søk av EGFR pathway gener [1], [2], [3], [4], [5]. Et gen ble inkludert i analysen dersom det ble referert til i det minste en av de følgende databaser: ErbB-signalreaksjonsveien i KEGG (https://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?pathway:map04012, hentet 20/12, 2012), EGF signalveien i BioCarta (https://www.biocarta.com/pathfiles/h_egfPathway.asp, hentet 20 desember 2012), eller ErbB reseptor signalisering, ErbB2 /ErbB3 signalering, EGF reseptor signalisering, eller ErbB4 signalveien i NCI Pathway Interaksjon Database (https://pid.nci.nih.gov/browse_pathways.shtml, hentet 20 desember 2012). Vi identifiserte totalt 131 EGFR sti gener. Ingen SNPs kartlagt til
AREGB
,
EIF4EBP1
,
PAK3
, og
SHC1
i vår datasettet, slik at 127 gener (Tabell S1) for analyse. Totalt 3443 SNPs ligger innenfor disse genene og deres flankeområder (20 kb oppstrøms og 10 kb nedstrøms), med en mindre allel frekvensen av 1% (i tilfeller og kontroller kombinert) ble inkludert i vår analyse, og den fullstendige listen av disse SNPs ble vist i Tabell S2.
Genotyping og kvalitetskontroll
Genome-wide-skanning ble utført ved hjelp av Illumina 660W array, som har blitt beskrevet i vår publiserte GWAS på UGI kreft [24 ]. Etter at rapporten skannet vi flere fag på samme plattform på samme anlegget. De innledende og ytterligere gjenstand skannedata gikk tilsvarende behandling og kvalitetskontroll filtrering beregninger. Vi ekskluderte SNPs med en manglende hastighet 5%, fag med en gjennomføringsgrad av alle SNPs 94%, pasienter med unormal bety heterozygositet verdier ( 30% eller 25%), kjønn uharmoniske fag, eller uventet duplikat par. De GWAS data om UGI kreft i studie bestander har blitt avsatt på databasen av genotyper og fenotyper (dbGaP, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/gap/, studere sjonsnummer: phs000361.v1. p1).
Statistisk analyse
Vi har undersøkt sammenhengen mellom gener i EGFR signalveien og risiko for ESCC og GC. For å gjennomføre gen-nivå analyse, må vi først gjennomført SNP-nivå analyse. Vi beregnet odds ratio (ORS) og 95% konfidensintervall (CIS) for risiko for ESCC eller GC forbundet med å ha en mindre allel, ved hjelp ubetinget logistisk regresjon i en additiv modell for hver SNP, justert for alder, kjønn og studie ( Shanxi eller NIT). Vi anser ikke befolkningen lagdeling fordi det ikke var bevis for vesentlige problemer med befolkningen understell [24]. Vi brukte en dominerende modellen for SNPs når forventet antall fag som bærer mindre allel var mindre enn fem.
Gene nivå foreninger ble deretter beregnet ved hjelp av den adaptive rang avkortet produkt (ARTP) tilnærming, som brukes rank- avkortede test statistikk og en permutasjon basert prøvetaking (1.000.000 resamplings) [34]. Association signaler over et sett av SNPs innenfor et gen ble kombinert mens regnskap for SNP koblingsulikevekt (LD) strukturer og multiple sammenligninger. Vi vurderte også foreningen av den samlede EGFR vei med ESCC og GC, som globalt kombinert assosiasjoner mellom hvert utfall og gener innen gangstien. Vi brukte ARTP metoden med 1.000.000 resamplings å få et enkelt sammendrag sti-nivå
P
-verdi for hver krefttype.
I sekundære analyser, vi i tillegg justert for sigarettrøyking (eller aldri ), alkoholinntak (noen gang eller sjelden /aldri), og familiehistorie med UGI kreft (ja eller nei). Siden resultatene av disse SNP-nivå sekundære analyser viste i hovedsak tilsvarende resultater som de fra de primære modellene presenterer vi bare primæranalyser i avisen.
Vi testet sammenhengen mellom SNPs og ESCC og GC ved undergrupper av sex , røyking, alkoholinntak, og familiehistorie med UGI kreft.
P
for interaksjoner mellom SNPs og disse variablene ble undersøkt ved hjelp likehood ratio tester
Statistisk signifikans for generasjo- og sti-baserte analyser ble definert som
P
0,05. Siden ingen av SNPs nådde Bonferroni-korrigert signifikansnivået (1,45 × 10
-5, 0,05 /3443 SNPs), statistisk signifikans for SNP-nivå-analyser ble definert som
P
0,001. Statistiske analyser ble utført ved anvendelse av R språk. Vi har evaluert koblingsulikevekt (LD) mellom SNPs tvers av bestemte genområder med Haploview versjon 4.1.
Resultater
Det er totalt 1942 tilfeller av ESCC, 1758 tilfeller av GC (1126 GCA og 632 GNCA tilfeller), og 2111 kontroller ble inkludert fra Shanxi og NIT studier (Tabell S3). Totalt sett, gjennomsnittsalderen var 56,0 år i kontroller, 56,0 i ESCCs og 56,3 i GCer.
Vi har utført gen-nivå analyse blant de 127 genene, og identifiserte fem gener, inkludert
GNAI3
CHRNE
,
PAK4
,
Wasl
, og
ITCH
, som var signifikant assosiert med ESCC risiko (
P
0,05 ). Vi identifiserte også flere andre gener assosiert kun med GCA (
TGFa
,
RASA1
,
JAK2
,
HSP90AA1
,
DLG4
og
CHRNE
) eller GNCA (
NEDD4
,
PTK2
,
HBEGF
,
CHRNA1
), men ikke med total GC. Gener med de sterkeste assosiasjoner var
GNAI3
for ESCC (
P
= 8,17 × 10
-3),
FYN
for total GC (
P
= 2,63 × 10
-3),
GNAI3
for GCA (
P
= 4.50 × 10
-3), og
MAPK8
for GNCA (
P
= 3.79 × 10
-3), men ingen overskredet Bonferroni justert terskel (
P
= 3,94 × 10
-4, 0.05 /127 gener ) (tabell S1). Blant undersøkte gener,
GNAI3 Hotell og
CHNRE
var assosiert med både ESCC og GCA. Den mest betydningsfulle SNP i
GNAI3
var den samme for ESCC og GCA (rs1434285), men de mest betydelige SNPs i
CHRNE
var annerledes for ESCC (rs8081611) og GCA (rs3760490), og disse to SNPs ikke var i høy LD (r
2 = 0,007).
den veien-nivå analyse viste en statistisk signifikant sammenheng med den generelle EGFR vei med GC risiko (
P =
2,16 × 10
-3), men ikke med ESCC risiko (
P
= 0,72). Men foreningen var ikke signifikant for enten GCA (
P =
0,12) eller GNCA (
P
= 0,097).
De SNP-nivå foreninger er vist i tabell 3. Selv om ingen av SNPs skredet signifikansnivået etter korrigering for multiple sammenligninger, til en redusert terskel på 0,001, rs1884361 (
NRG3
) var assosiert med ESCC risiko, og rs9387033 (
FYN
), rs9788973 (
MAP2K4
), rs7187863 (
PLCG2
), og rs7720677 (
Prlr
) var assosiert med GC risiko. Vi identifiserte også en sammenheng for rs549386 (
TGFa
) med GCA, samt korrelasjon for rs16947307 og rs9923225 (både i
WWOX
) med GNCA. I subgruppeanalyser, gjorde vi ikke observere signifikante interaksjoner mellom SNPs og andre kjennetegn på terskelen til 0,001 (data ikke vist).
Diskusjoner
Somatiske mutasjoner og endret regulering av EGFR pathway gener har blitt mye implisert i utvikling og prognose av spiserøret og gastrisk kreft [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14 ], [15]. I motsetning til dette er det mindre klart om germline genetiske varianter i EGFR-reaksjonsveien er forbundet med disse kreftformene. Siste GWASs har identifisert en rekke risiko loci forbundet med ESCC eller GC, men så langt har det ikke vært noen bevis for en sammenheng med genetiske varianter i EGFR veien. Pathway baserte tilnærminger er blitt utviklet for å utnytte genomdata mer effektivt, og de har potensial til å gi nye funn [33], [34]. Vi grundig evaluert gener i EGFR sti og risiko for ESCC og GC bruker ARTP tilnærming. Selv om ingen av genene møtte Bonferroni-korreksjon for multiple sammenligninger, ved en terskel på 0,05, observerte vi at flere gener, så vel som den totale EGFR-reaksjonsveien, var assosiert med risiko for GC. Resultatene foreslo også assosiasjoner mellom flere EGFR-relaterte gener og ESCC risiko.
Vi identifiserte fem gener signifikant assosiert med ESCC risiko. Blant dem,
GNAI3 Hotell og
CHRNE
var betydelig i både ESCC og GCA, men ikke i GNCA.
GNAI3
i 1p13.3 koding Guanine nukleotid-bindende protein G (k) subenhet alpha, var den viktigste genet for ESCC og også korrelert med risiko for GC, spesielt GCA. Guanin nukleotid-bindende proteiner (G proteiner) er involvert som modulatorer eller transdusere i ulike transsignalveier. En tidligere studie antydet en sammenheng mellom rs11184738 (
PRMT6
, som ligger i 1p13.3) og ESCC risiko i en GWAS skanne, men ikke i valideringen scenen [28].
GNAI3
ligger 2,3 Mbps nedstrøms av
PRMT6
, og toppen SNP i
GNAI3 plakater (rs1434285) var ikke i høy LD med rs11184738 i vår GWAS datasett (r
2 0,01).
CHRNE
i 17p13.2 koding acetylkolin reseptor subenhet Epsilon forløper, ble korrelert med risiko for både ESCC og GCA, men ikke med GC samlet. En GWAS rapporterte at rs17761864 (
SMG6
, som ligger i 17p13.3) var assosiert med risiko for ESCC [32], men
SMG6
ligger mer enn 2,5 Mbps nedstrøms fra
CHRNE
.
ti gener ble signifikant assosiert med GC risiko i vår studie.
FYN
i 6q21 var den mest betydningsfulle genet i GC samlet, men var assosiert kun med GCA og ikke med GNCA. FYN proteinet hører til membranassosierte Src tyrosinkinase-familien og har en sentral rolle i celle-adhesjon, proliferasjon og apoptose [37].
MAPK8
i 10q11 var den viktigste genet for GNCA og var også assosiert med GCA. MAPK8 er medlem av mitogenaktiverte proteinkinaser og er involvert i celledeling, differensiering, apoptose og transkripsjon. Siste sti-basert forskning indikerte at
MAPK8
var assosiert med endetarmskreft og bukspyttkjertelkreft [38], [39].
Siden standard single-locus metoder kan gå glipp av SNPs med moderat effektstørrelse , anvendte vi en resampling basert ARTP fremgangsmåte, som kombinerer forening signaler over de enkelte SNP’er innenfor et gen, for å beregne gen-nivå assosiasjoner. I tillegg til de ovenfor fremhevet gener, våre resultater antydet at noen andre gener var også forbundet med fare for GC eller ESCC, selv om enkelte SNP’er i disse genene ikke ble rapportert i tidligere GWAS studier. Vi har også funnet betydelige gener i genet nivå analyse hvor de enkelte SNP’er var ikke signifikant i den forhåndsdefinert terskelverdi for SNP-nivå analyse, og understreker nødvendigheten av en mer integrert forståelse av de genetiske bidrag enn SNP-nivå perspektiv bare .
Våre resultater er biologisk plausibel. EGFR familien har blitt funnet å være oppregulert og er målet for somatiske mutasjoner i UGI kreft, og en klinisk studie indikerte økt kreft prognose for terapi rettet mot EGFR familien [4], [6], [7]. Tidligere studier har også rapportert rollen nedstrøms signalisering av EGFR familie gener i UGI kreft. En fersk rapport indikerte at MAPK veien ble ofte stimulert i esophagogastric kreft etter aktivering av RTK [13]. En annen studie viste at onkogene CagA fremmet GC risiko ved å aktivere ERK signalveier [15].
Forrige GWASs indikert genetiske varianter i
PLCE1
som vanlig mottakelighet loci for ESCC og GCA, men ikke for GNCA [24], [27]. I våre analyser har vi funnet to gener vesentlige for ESCC og GCA, men ikke for GNCA, videre som tyder på at en felles genetisk mekanisme kan bidra til utvikling av ESCC og GCA.
I vår studie har vi brukt før biologisk kunnskap å systematisk undersøke sammenhenger mellom gener i EGFR sti og risiko for ESCC og GC i en høy-risiko befolkningen i nord sentrale Kina. Så vidt vi vet, er dette den første studien omfattende undersøke hvilken rolle genetiske variasjonen i EGFR pathway gener og risiko for UGI kreft. Den relativt store utvalgsstørrelsen tillatt oss å vurdere foreninger for ESCC, GC totalt og etter anatomiske områder med rimelig kraft. Vi erkjenner imidlertid også begrensningene i vår studie. Først hadde vi ingen informasjon om
Helicobacter pylori product: (
H. Pylori
) infeksjon [40], noe som kan være en bekymring spesielt for analyse av GNCA. Men en fersk undersøkelse blant NIT plasmaprøver viste en forekomst av
H. pylori
seropositive av 96,6% blant GNCA, 95,8% blant GCA, og 93,9% blant kontroller (upubliserte data), ved hjelp av en multiplex analysen med
H. pylori
positivitet definert som tre eller flere antigener å være positiv [41]. Selv om multipleksing har en tendens til å være mer sensitive enn tradisjonelle ELISA, avslørte dette serologisk undersøkelse en meget høy
H. pylori
infeksjonsrate på dette området selv blant kontroller, noe som tyder på at våre resultater var mindre sannsynlig å bli sterkt forvrengt av mangel på informasjon om
H. pylori
infeksjon. For det andre er ytterligere kjøringer i uavhengige populasjoner er nødvendig for å avgjøre om de assosiasjoner vi observerte mellom EGFR pathway gener og risikoen for ESCC og GC er reelle. Tredje, forhåndsdefinerte EGFR sti som vi testet kan ikke representere alle funksjonelt-relaterte EGFR gener på grunn av begrensninger i dagens kunnskap. Fjerde, videre generalizability til andre bestander krever forsiktighet siden vår studie ble gjennomført bare blant høyrisiko Han-kinesere.
I konklusjonen, vår studie identifisert signifikante sammenhenger mellom germline genetiske varianter av den samlede EGFR signalveien og flere individuelle gener og risikoen for GC, så vel som individuelle gener og risikoen for ESCC, noe som tyder på en mulig rolle for EGFR pathway gener i utviklingen av Ugi kreft. Videre studier er garantert å bekrefte foreninger i uavhengige populasjoner og å utforske de underliggende biologiske mekanismer.
Hjelpemiddel Informasjon
Tabell S1. Bedrifter Den assosiasjoner mellom alle EGFR pathway gener og faren plateepitelkarsinom og adenokarsinom i ventrikkel
doi:. 10,1371 /journal.pone.0068999.s001 plakater (docx)
Tabell S2. Bedrifter Den NCBI dbSNP identifikatorer, som ligger gener, og kromosomer av SNPs inkludert i studien
doi:. 10,1371 /journal.pone.0068999.s002 plakater (docx)
tabell S3.
Kjennetegn på deltagerne
doi:. 10,1371 /journal.pone.0068999.s003 plakater (docx)
