Abstract
Avdekke SNP (enkeltnukleotidpolymorfi) -miljø interaksjoner kan generere nye hypoteser om funksjonen av dårlig karakteriserte genetiske varianter og miljøfaktorer, som plantevernmidler. Vi evaluerte SNP-miljø interaksjoner mellom 30 bekreftet prostatakreft mottakelighet loci og 45 plantevernmidler og prostata kreftrisiko i 776 tilfeller og 1,444 kontroller i Agricultural Health Study. Vi brukte ubetinget logistisk regresjon for å beregne odds ratio (ORS) og 95% konfidensintervall (CIS). Multiplikative SNP-plantevernmiddel interaksjoner ble beregnet ved hjelp av en likelihood ratio test. Etter korrigering for flere tester ved hjelp av falske funnraten metode, to interaksjoner forble bemerkelsesverdig. Blant menn som bærer to T alleler på rs2710647 i EH domene bindende protein 1 (
EHBP1
) SNP, er risikoen for prostatakreft hos de med høy malathion bruk var 3.43 ganger de uten bruk (95% CI: 1.44- 8,15) (P-interaksjon = 0,003). Blant menn som bærer to A-alleler på rs7679673 i
TET2
, risikoen for prostatakreft forbundet med høy aldrin bruk var 3,67 ganger de uten bruk (95% KI: 1,43, 9,41) (P-interaksjon = 0,006) . I kontrast, foreninger var null for andre genotyper. Selv om flere studier er nødvendig og de nøyaktige mekanismene er ukjent, antyder denne studien kjent genetisk mottakelighet loci kan endre risikoen mellom plantevernmidler og prostatakreft
Citation. Koutros S, Berndt SI, Hughes Barry K, Andreotti G , Hoppin JA, Sandler DP, et al. (2013) genetisk mottakelighet Loci, plantevernmidler Exposure og prostata kreft Risk. PLoS ONE 8 (4): e58195. doi: 10,1371 /journal.pone.0058195
Redaktør: Michael Scheurer, Baylor College of Medicine, USA
mottatt: 02.08.2012; Godkjent: 03.02.2013; Publisert: 04.04.2013
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:. Denne forskningen ble støttet av egenutført Research Program av National Institutes of Health, National Cancer Institute, Division of Cancer Epidemiology og genetikk (Z01CP010119 ) og National Institute of Environmental Health Sciences (Z01ES049030). 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
Begrensning av eksponering for plantevernmidler har vært assosiert med økt prostatakreft risiko på mange epidemiologiske studier [1] – [6]. Nærmere bestemt, har flere grupper eller kjemikalier klasser blitt knyttet til prostatakreft, inkludert Triazin-herbicider, [1], [7], [8], klororganiske insektmidler (OC) [8] – [11], og organofosfat-insekticider (OP) [8 ], [12], [13], men ingen av foreningene er avgjørende, og det er uklart hvilke spesifikke plantevernmidler kan kjøre gruppe funnene. I Agricultural Health Study (AHS), en prospektiv kohort av lisensierte private og kommersielle plantevernmidler applikatorer fra Iowa og North Carolina, har vi konsekvent observert et overskudd av prostatakreft blant AHS menn i forhold til menn i den generelle befolkningen i Iowa og North Carolina [ ,,,0],14], [15] og med fortsatt oppfølging av denne gruppen vi nylig rapportert en økt risiko for prostatakreft assosiert med fire insektmidler, fonofos (OP), terbufos (OP), malathion (OP), og Aldrin (OC) [ ,,,0],. 16]
Genome-wide assosiasjonsstudier (GWAS) har identifisert flere uavhengige enkeltnukleotidpolymorfi (SNPs) som risikofaktorer for prostatakreft [17] – [27]. Siden disse funnene, har store epidemiologiske studier også forsøkt å avdekke SNP-miljø interaksjon i håp om å generere nye hypoteser om funksjonen av mange av disse genet fattige regioner. Tilsvarende SNP-miljø interaksjoner bidra til å informere vår forståelse av mulige mekanismer som en miljømessig faktor kan påvirke risiko. Vi har tidligere rapportert interaksjoner mellom organofosfat (OP) insektmiddel fonofos og kjent mottakelighet loci i 8q24 regionen og betydelig økt risiko for prostatakreft, noe som tyder på at varianter identifisert fra GWAS kan samhandle med miljøfaktorer [28]. Med økende informasjon om funksjonen til 8q24 regionen i kreftutvikling [29] – [31], gir dette funnet verdifull informasjon om hvordan plantevernmidler kan handle for å påvirke prostata kreftrisiko
I denne studien bruker vi. nylig genotypet data i 32 prostata GWAS SNPs å fortsette å utforske mulige SNP-plantevernmiddel interaksjoner og risiko for prostatakreft i 2,220 AHS deltakere inkludert i en nestet case-control studie.
Materialer og metoder
studiepopulasjonen
AHS er en prospektiv kohort studie som omfatter 55 747 mannlige lisensiert av plantevernmidler applikatorer i Iowa og North Carolina, rekruttert fra 1993 gjennom 1997 [32]. Under en oppfølgingsintervju gjennomført i 1999-2003, ble applikatorer bedt om en munnvann skylling prøve å gi DNA fra buccalceller. Omtrent 72% av alle applikatorer som fullførte oppfølgingsintervju returnerte kinn prøve. I tillegg applikatorer med hendelsen prostatakreft som ikke hadde returnert en prøve ved oppfølging ble bedt om separat for å gi en, med 307/561 (55%) tilbake en prøve. Hvite mannlige plantevernmiddel applikatorer diagnostisert med hendelsen prostatakreft mellom 1993 og 2004 ble inkludert i den aktuelle nested case-control studie. Valgbarhet, inkludering og eksklusjonskriteriene er beskrevet tidligere [28]. Kort fortalt ble krefttilfeller kodet med
International Classification of Diseases for Oncology
, 2
nd edition, og scene (lokalt, regionalt, fjernt, unstaged) og klasse (vel differensiert, moderat differensiert, dårlig differensiert , udifferensiert, mangler) ble abstrahert av staten kreftregistre i Iowa og North Carolina. Kvalifiserte kontroller var frekvens matchet 02:01 til tilfeller av fødselsdato (+/- 1 år). Kontrollene var hvite, mannlige applikatorer som følger kinncellemateriale, var i live og ikke tapt for oppfølging på det tidspunktet saken diagnose, og ikke hadde noen tidligere kreftdiagnose unntatt non-melanom hudkreft. Basert på disse inklusjonskriteriene, ble 841 tilfeller (66% av totalt antall hvite saker i kullet som i 2004) og 1659 kontroller identifisert (total N = 2500). På grunn av genotyping plassbegrensninger 164 kontroller ble ekskludert. Av de resterende prøvene, 108 ble fjernet på grunn av utilstrekkelig eller dårlig DNA kvalitet (N = 20; 14 tilfeller, 6 kontroller) eller 90% gjennomføringsgrad (dvs. mer enn 10% av SNP analyser mislyktes for en gitt prøve, N = 88, 47 saker, 41 kontroller). Vi videre identifisert 5 personer som var mistenkt for å være ikke-hvite ( 80% europeisk avstamning bruker STRUKTUR programvare [33] eller betydelig avvik fra de to første komponentene i hovedkomponentanalyse [34]) forlater en endelig prøvestørrelse av 776 saker og 1,444 kontroller. Deltakerne forutsatt skriftlig informert samtykke, og studieprotokollen ble godkjent av institusjonelle gjennomgang styrene i National Institutes of Health, University of Iowa, og andre leverandører i samsvar med alle gjeldende krav i USA.
Genotyping og kvalitetskontroll
Trettito SNPs ikke tidligere genotypede i AHS men rapporteres som mottakelighet loci fra GWAS av prostatakreft [17] – [27] ble evaluert. Genotyping ble utført ved NCI Core genotyping Facility (https://cgf.nci.nih.gov/operations/uniplex-genotyping.html) [35], bruker Applied Biosystems TaqMan® SNP genotyping analyser. SNPs med lav gjennomføringsgrad ( 90% av prøvene) ble ekskludert (rs1465618 og rs4962416). Gjennomsnittlig genotyping rente var 96% for de resterende 30 SNPs. Ingen SNPs viste tegn til avvik fra Hardy-Weinberg proporsjoner gitt alpha = 0,05 /30 = 0,0017 etter Bonferroni korreksjon. Blindet duplikatprøvene (5%) ble også inkludert og samsvars av disse prøvene var 100%.
Statistical Analysis
Ubetinget logistisk regresjon ble brukt for å estimere odds ratio (ORS) og 95% konfidensintervall (CIS) for sammenhengen mellom SNPs og prostatakreft og samspillet mellom SNPs og plantevernmidler med prostatakreft risiko. For SNP foreninger, ble genotyper kodet som tellinger av risikoen allelet forutsatt en log-additiv modell og modellene ble justert for alder (10 år-intervaller) og staten (Iowa eller North Carolina). Informasjon om livstidsbruk av 50 plantevernmidler ble fanget i to spørreskjemaer fullført i løpet kohort påmelding. Alle nestet case-control deltagerne fullførte den første (påmelding) spørreskjema, som spurte om noen gang /aldri bruke av de 50 plantevernmidler, samt varighet og hyppighet av bruk for en undergruppe av 22 av de plantevernmidler, mens 1439 av disse mennene ( 60,4% av tilfellene, og 67,2% i kontrollgruppen), fullførte den andre (ta-hjem) spørreskjema, som spurte om bruk av de resterende 28 plantevernmidler. Pesticider med en prevalens av bruk mindre enn 5% i dagens nested case-control gruppen ble ekskludert forlater 45 plantevernmidler for analyse (17 ugressmidler, 21 insektmidler, 2 fumigants og 5 fungicider); en liste over alle 45 plantevernmidler og deres utbredelse av bruk er presentert i tabell S1. Akkumulert levetid eksponering for hver plantevernmidler ble vurdert av intensitetsveide levetid eksponeringsdager og kategorisert i tre grupper (ikke-eksponert, lav og høy, med lav og høy fordelt på medianen blant kontroller for hver plantevernmidler). SNP-plantevernmiddel interaksjoner, justert for alder og tilstand, ble undersøkt i en multiplikativ modell med tre-nivå plantevernmiddel variabel og forutsatt at dominant genetisk modell for SNPs. P-verdi (1 df) for hver SNP-plantevernmiddel interaksjon ble beregnet ved å sammenligne nøstede modeller med og uten kryssprodukt vilkår ved hjelp av en likelihood ratio test. SNP-plantevernmiddel kombinasjoner med en P-interaksjon 0,05 og en betydelig økt risiko (α = 0,05) av prostatakreft etter en monoton mønster med økende eksponering plantevernmidler i en genotype gruppe og ingen signifikant sammenheng i den andre gruppen blir presentert. Vi vurderte også plantevernmiddel interaksjoner med en kumulativ poengsum variabel (kontinuerlige og kategoriske) ved koding genotyper som null, ett eller to risiko alleler å vurdere bidraget fra flere uavhengige SNPs (n = 26, inkludert de fra 8q24 [28]) og prostata kreftrisiko. Alle p-verdier er tosidig og alle analysene ble utført ved hjelp av AHS data versjonen P1REL0712.04
Vi søkte den falske funnraten (FDR). (Benjamini – Hochberg justering) metode for å redegjøre for den forventede andel falske funn. FDR verdier ble beregnet separat for hver plantevernmidler fra resultatene av 30 tester (dvs. totalt antall SNPs evaluert) i evalueringen av foreningen mellom hver SNP-plantevernmiddel samhandling og risikoen for prostatakreft. Interaksjoner ble ansett bemerkelsesverdig på en FDR = 0,20 nivå.
Resultater
Spredere i denne studien var representative for applikatorer i større kohort med hensyn til en rekke demografiske kjennetegn [28]. Også tilfeller var lik i alder, bostedsstaten, og applikator typen til kontroller i studien, men hadde en høyere andel av førstegradsslektninger med en familie historie av prostatakreft sammenlignet med kontroller (16,7% versus 10,0%, Tabell 1) .
Alle observerte foreninger for de 30 SNPs og prostatakreft var i samme retning som rapportert i GWAS av prostatakreft [17], [18], [22] – [27], [36 ], [37] (tabell 2), med unntak av rs12500426 (
PDLIM5
) for som ble observert i motsatt allelet for å være den risiko allelet i forhold til den første rapport [17]. Blant de 30 genotypede SNPs, den sterkeste foreningen var med
MSMB
SNP rs10993994 (p-trend = 0,0002, tabell 2). I tillegg var det åtte loci med 0,001 P-trend 0,01 (rs1859962, rs5759167, rs2710647, rs4430796, rs7841060, rs902774, rs17632542, rs16901979) og tre loci med 0,01 P-trend 0,05 (rs10896449, rs266849 , rs10486567)
stratifisert odds ratio for sammenhengen mellom bruk av pesticider og prostatakreft for interaksjoner. 0,05 og en betydelig økt risiko for prostatakreft etter en monoton mønster er vist i Tabell 3. Blant menn bærer to T alleler på rs2710647 i EH domene bindende protein 1 (
EHBP1
), risiko for prostatakreft hos de med lav malathion bruk var 2,17 ganger de uten bruk (95% KI: 0,91, 5,14) og i de med høy malathion bruk var 3.43 ganger de uten bruk (95% KI: 1,44 til 8,15) (P-interaksjon = 0,003). Blant menn som bærer to A-alleler på rs7679673 i
TET2
, risikoen for prostatakreft forbundet med lav aldrin bruk var 1,86 ganger de uten bruk (95% KI: 0,73, 4,75) og for høy aldrin bruk var 3,67 ganger de uten bruk (95% KI: 1,43, 9,41) (P-interaksjon = 0,006). I kontrast, foreninger var null for andre genotyper. Etter korrigering for flere tester, både av disse interaksjonene forble bemerkelsesverdig på FDR = 0,20 nivå.
Blant menn som bærer variant allel på
PDLIM5
SNPs rs1859962 eller rs17021918 økt prostatakreft risikoen ble observert med høy sammenlignet med ingen terbufos bruke (OR = 2,05, 95% KI: 1,16 til 3,64, P-interaksjon = 0,037), (OR = 1,59, 95% KI: 1,03 til 2,45, P-interaksjon = 0,042), (Tabell 3). Selv nominelt betydelig uten justering for multippel testing, disse interaksjonene var ikke nevneverdig etter justering ved hjelp av FDR-metoden.
Ingen interaksjoner ble observert mellom kumulativ genetisk poengsum og plantevernmidler i forhold til prostata kreftrisiko (data ikke vist).
Diskusjoner
Vi observerte fire kvantitative interaksjoner mellom GWAS loci og velg plantevernmidler og risiko for prostatakreft. To av disse, malathion-rs2710647 og aldrin-rs7679673, var bemerkelsesverdig på FDR = 0,20 nivået etter korreksjon for multippel testing. Ytterligere interaksjoner med terbufos ble også observert med en mindre grad av betydning. Interessant, alle de observerte samhandling er med plantevernmidler som har vært innblandet i AHS som risikofaktorer for aggressiv prostatakreft [16].
interaksjoner med OP insekt malathion og terbufos var i en nongenic region på kromosom 17q24 og to genområder,
EHBP1 Hotell og
PDLIM5
. Funksjonen til rs1859962 SNP, som ligger i en nongenic region, er ikke kjent. Selv om nærmeste proteinkodende regioner,
KCNJ2 Hotell og
SOX9
er ~1Mb bort,
SOX9
er involvert i prostata epitelial differensiering og observert å fremme prostata svulst celleproliferasjon når oppregulert [38], [39].
EHBP1
koder for en Eps15 homologi domene-bindende protein, som er involvert i clathrin endocytose, en prosess som grunnleggende for nevrotransmisjon, signaltransduksjon og reguleringen av mange plasmamembran aktiviteter. Endringer (fusjoner, somatiske mutasjoner, over og under-ekspresjon) av klatrin-mediert endocytose proteiner har blitt rapportert i en rekke kreftformer, inkludert prostata kreft [40].
PDLIM5 plakater (PDZ og LIM domene 5, også kalt
ENH
eller
ENH1
) er en PDZ-LIM protein. PDZ-LIM proteiner kan fungere som signal modulatorer, påvirke aktin dynamikk, regulere celle arkitektur, og kontrollere gentranskripsjon [41]. Misregulated PDZ-LIM proteiner har vist seg å fremme tumorcelle invasjon og metastasering i prostatakreft og prostatakreft cellelinjer [42], [43]. Interessant, er det OP sprøytemidler malathion og terbufos acetylkolinesterase (enzym som degraderer signalstoffet acetylkolin) hemmere. PDLIM5 er observert å være uttrykt i forskjellige hjerneområder og er lokalisert på presynaptiske nerveterminaler hvor neurotransmitter vesiklene er lagret [44]. Selv om det ikke er klart hvordan plantevernmidler kan samhandle med disse variantene for å øke risikoen for prostatakreft, er det mulig at eksponering for disse plantevernmidler kan endre viktige signaloverføringsveier og /eller kompromiss cellulær morfologi å fremme utviklingen av kreftutvikling.
en annen interaksjon ble observert for organochlorine (OC) insektmiddel aldrin og SNP rs7679673 på kromosom 4. Denne SNP ligger mellom to genområder,
TET2
, et gen som nylig karakterisert som et tumorsuppressorgen involvert i patogenesen av flere blodkreft sykdommer [45], og
PP2A
, et gen involvert i androgen regulering i prostata kreft cellelinjer [46]. Klororganiske plantevernmidler, som Aldrin, har vært innblandet som hormonforstyrrende kjemikalier og kan endre androgen nivåer å påvirke prostata kreft risiko [47]. Selv om det ikke er noen direkte informasjon om funksjonen av rs7679673, og denne varianten er vist å være assosiert med tidligere inntreden av sykdom og å ha en sterkere assosiasjon med prostatakreft blant de med en familiehistorie med prostatakreft [17], [48] . I AHS, observerte vi en signifikant interaksjon mellom aldrin og familie historie av prostatakreft [16]. Små tall i dagens analyse utelukker evaluering av effekten av familiens historie på aldrin-rs7679673-prostatakreft forening (3-veis interaksjon).
Selv om vi observerte interessante interaksjoner, størrelsen på utvalget for denne studien er begrenset. Denne begrensede utvalgsstørrelsen er reflektert av de små celletall for noen gen-eksponeringsgrupper og i manglende evne til å oppnå det samme omfanget av effekt observert i GWAS for alle SNP foreninger. Dette opphever ikke betydningen av disse SNPs i vår befolkning fordi de er kjente risiko varianter for prostatakreft som er fastsatt av GWAS. Vi vurderte mange interaksjoner i dagens analyse dermed våre funn kan skyldes tilfeldigheter, men etter å ha justert for multiple sammenligninger noen interaksjoner stod ut. Når tolke meningsfulle for en interaksjon mellom to faktorer, er mer tilslutning gis til et positivt samspill når hver komponent har vist seg å være en risikofaktor for sykdom uavhengig. Derfor er det viktig å merke seg at samspillet vi fant i vår studie ble observert mellom veletablerte GWAS loci og bruk av to spesifikke plantevernmidler (malathion og Aldrin) som selvstendig har vært assosiert med prostatakreft i AHS [16].
for mange gen-eksponeringsstudier, er en viktig begrensning kvaliteten på eksponeringsinformasjon. I AHS har vi høy kvalitet informasjon om livstids bruk av spesifikke plantevernmidler fra flere detaljerte spørreskjemaer, som har vist seg å være pålitelige [49], [50]. Få studier har muligheten til å undersøke samspillet mellom plantevernmiddel eksponering og genetiske risikofaktorer for prostatakreft, og dermed replikering av disse funnene kan være vanskelig.
I konklusjonen, observerte vi flere positive interaksjoner mellom plantevernmidler og GWAS loci. Interaksjoner mellom kromosom 2p15 SNP rs2710647 og malathion, samt kromosom 4q24 SNP rs7679673 og aldrin, var merke etter korreksjon for multippel testing. Selv om flere studier er nødvendig og de nøyaktige mekanismene som disse variantene kan samhandle med disse spesifikke plantevernmidler er ukjent, hever vår studie noen spennende spørsmål om samspill mellom genetiske og miljømessige risikofaktorer for prostatakreft.
Hjelpemiddel Informasjon
Tabell S1.
Liste over 45 kjemikalier evaluert for samhandling
doi:. 10,1371 /journal.pone.0058195.s001 plakater (DOC)
