Abstract
Bakgrunn
Lungekreft er den ledende årsak til kreftdødelighet i Kina. Gitt den allestedsnærværende natur av gen-til-genet samhandling i lunge kreftutvikling, forsøkte vi å evaluere fem vanlige polymorfismer fra avansert glykosylering sluttprodukt-spesifikk reseptor (
RAGE
) og apurinic /apyrimidinic endonuklease 1 (
APE1
) gener i forbindelse med lungekreft blant han-kinesere.
Metoder og resultater
819 pasienter med lungekreft og 803 kreftfrie kontroller ble rekruttert fra Qiqihar byen. Genotyper av fem undersøkte polymorfismer (
RAGE
genet: rs1800625, rs1800624, rs2070600;
APE1
genet: rs1760944, rs1130409) ble bestemt ved ligase påvisningsreaksjon metode. Data ble analysert ved R programvare og multifactor dimensjonalitet reduksjon (MDR). Hardy-Weinberg likevekt var fornøyd for alle fem polymorfismer. Generelle forskjeller i genotypen og allel distribusjoner var betydelig for rs1800625 (P
genotype 0,0005; P
allel 0,0005), rs2070600 (P
genotype = 0,005; P
allel = 0,004) og rs1130409 (P
genotype = 0,009, p
allel = 0,004) polymorfismer. Haplotype CAA (alleler i rekkefølge rs1800625, rs1800624 og rs2070600) av
RAGE
genet ble overrepresentert hos pasienter, og overdro en 2,1 ganger økt risiko for lungekreft (95% konfidensintervall: 1,52 til 2,91), uavhengig av konfunderende faktorer. Videre bruk av MDR-metoden til fem undersøkte polymorfismer identifisert den generelt beste samhandlingsmodell inkludert rs2070600 og rs1130409 polymorfismer. Denne modellen hadde en maksimal testing nøyaktighet på 64,63% og en maksimal kryssvalidering konsistens 9 av 10 i betydelig grad av 0,006.
Konklusjoner
Våre funn viste en potensiell interaktiv bidrag
RAGE Hotell og
APE1
gener til patogenesen av lungekreft blant han-kinesere. Videre studier er garantert å bekrefte eller avkrefte disse funnene
Citation. Pan H, Niu W, Han L, Wang B, Cao J, Zhao F et al. (2013) Medvirkende rolle Fem Vanlige Polymorfisme av
RAGE Hotell og
APE1
Gener i Lung Cancer blant han-kinesere. PLoS ONE 8 (7): e69018. doi: 10,1371 /journal.pone.0069018
Redaktør: Giuseppe Novelli, Tor Vergata-universitetet i Roma, Italia
mottatt: 7 mars 2013, Godkjent: 02.06.2013; Publisert: 11.07.2013
Copyright: © 2013 Pan 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 Natural Science Foundation National of China (31171353, 31271500), Ministry of Science and Technology i Kina (973 Program: 2011CB504201), prosjekt av Department of Education i Heilongjiang-provinsen (12531780), og åpningen prosjekt Key Laboratory of Anti-tumor Nature Products R D, College of Heilongjiang-provinsen. 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
Lungekreft er den ledende årsak til kreftdødelighet i Kina, og dens økende utbredelsen presenterer en stor folkehelseutfordring [1]. For å avdekke genetiske grunnlaget for lungekreft, til en prolifererende rekke enkelt-locus undersøkelser genom-wide skanninger har blitt gjennomført; imidlertid verken et gen eller en variant hittil er blitt bekreftet jevnt over etniske grupper. En overbevisende grunn kan være knyttet til manglende vurdering av gen-til-genet interaksjon, som i økende grad anerkjent som en allestedsnærværende komponent i den underliggende etiologi av de fleste vanlige sykdommer [2]. For å kaste lys over dette problemet, vi, i denne studien, fokusert på to kandidat gener, avansert glykosylering sluttprodukt-spesifikk reseptor (
RAGE
) og apurinic /apyrimidinic endonuklease 1 (
APE1
), å utforske sin interaktiv sammenslutning av felles genetiske defekter med lungekreft.
kandidatur av
RAGE Hotell og
APE1
gener for lunge kreftutvikling er basert på sterke biologiske legitimasjon [ ,,,0],3] – [6]. I korthet er RAGE et medlem av immunglobulin super av celleoverflatemolekyler [7].
In vivo
eksperimenter antydet at både transkripsjons og translasjonsforskning uttrykk nivåer av RAGE ble forhøyet i normal lungevevet, spesielt på stedet av alveolær epitel [8], men ble inaktivert i tilsvarende vev av ikke-småcellet kreftpasienter [9]. RAGE ble rapportert å forringe proliferativ stimulans via fibroblaster i lungekreftceller [10], [11], som støtter en rolle RAGE i lungekreft progresjon. APE1 er et viktig enzym som er ansvarlig for innsnitt i DNA-basissider i løpet av basen excision repair, og den fungerte som en stimulator for den DNA-bindende aktivitet mange av transkripsjonsfaktorer som er ansvarlige for å fremme kreft og progresjon.
In vitro
knock-down av
APE1
genet ble observert å forbedre drapet effekten av hematoporphrphyrin derivat-mediert fotodynamisk terapi på ikke-småcellet lungekreft celler [5]. Som de genomiske sekvenser av
RAGE
og
APE1
gener er sterkt polymorfe, er det av interesse tilsettes for å identifisere hvilken genetisk defekt (e) kan ha funksjonelle potensialer for å påvirke den endelige biotilgjengeligheten av disse to gener, og dermed til patogenesen av lungekreft.
for å generere mer informasjon, fokuserte vi på fem vanlige polymorfismer fra
RAGE plakater (rs1800625, rs1800624 og rs2070600) og
APE1
(rs1760944 og rs1130409) gener, og undersøkt deres individuelle og interaktiv bidrag til risikoen for lungekreft blant han-kinesere.
Metoder
studiepopulasjonen
Alle deltakerne i studien var av Han kinesisk avstamning, og bodde i Qiqihar byen, Heilongjiang-provinsen. Dette var en sykehusbasert case-control studie som omfatter 819 pasienter med lungekreft og 803 kreftfrie kontroller. The Institutional Review Board of Qiqihar Medical University godkjent denne studien, og hver deltaker gitt informert skriftlig samtykke ved innmelding.
Demografiske opplysninger
Data om alder, kjønn, røyking, drikking, kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS), og familiehistorie (innen tre generasjoner) av kreft ble registrert fra hver deltaker. KOLS ble diagnostisert med tilbakevirkende kraft. Røyking ble definert som gjeldende røyking av minst en sigarett per dag i løpet av de siste tre månedene. Drikking ble definert som å ha to eller flere standard drinker per uke for menn og en eller flere standard drinker per uke for kvinner i løpet av de siste tre månedene.
Diagnostic Information
computertomografi (CT) skanner ble vedtatt å diagnostisere tilstedeværelsen av lungekreft, som ble bekreftet av senior respiratoriske leger. Når det er nødvendig, ble diagnose ytterligere bekreftet ved patologisk biopsi. Deltakere med normal CT scan resultater og uten familiehistorie med kjente krefttilfeller ble behandlet som kreftfrie kontroller. Lungekreft er klinisk klassifisert i plateepitelkreft, adenokarsinom, og småcellet kreft.
Genotyping
Venøse blodprøver (2-5 ml) ble samlet i EDTA-rør for genomisk DNA-ekstraksjon (TIANamp Blood DNA Kit) og påfølgende batch genotyping. Fem undersøkte polymorfismer ble genotypet ved polymerase-kjedereaksjonen-ligase påvisningsreaksjoner (PCR-LDR) -metoden. Forsterkningsparametre var 94 ° C i 2 minutter, 35 sykluser ved 94 ° C i 15 s, 60 ° C i 15 s, 72 ° C i 30 s, og en avsluttende forlengelsestrinn ved 72 ° C i 5 minutter. To spesifikke prober og en felles probe ble syntetisert for hver polymorfisme. Den felles probe ble merket i 3′-enden med 6-karboksy-fluorescein og fosforylert ved 5′-enden. De reagerende betingelser LDR var 94 ° C i 2 minutter, 20 sykluser ved 94 ° C i 30 s og 60 ° C i 3 minutter. Etter reaksjon, ble 1 pl LDR reaksjonsprodukter blandet med 1 pl ROX passiv referanse og 1 pl buffer lasting, og deretter denaturert ved 95 ° C i 3 minutter og avkjølt raskt i is-vann. De fluoriserende produkter av LDR ble differensiert ved hjelp av ABI sequencer 377 (Applied Biosystems, USA).
Statistical Analysis
Data ble statistisk analysert med bruk av åpen kildekode R (versjon 2.10) tilgjengelig på https://www.r-project.org og multifactor dimensjonalitet reduksjon (MDR) (versjon 2.0) tilgjengelig på https://sourceforge.net/projects/mdr. A priori studie makt ble beregnet ved hjelp av PS (Power and utvalgsstørrelsen beregninger) (versjon 3.0).
Uparet t-test og χ
2 test ble brukt for å sammenligne kontinuerlige og kategoriske variabler mellom pasienter og kontroller hhv. Hardy-Weinberg likevekt ble evaluert ved anvendelse av en godhet-of-fit test. Logistisk regresjon ble vedtatt under forutsetninger av additiv, dominante og recessive modeller for hver polymorfisme undersøkt. Odds ratio (OR) og den tilsvarende 95% konfidensintervall (KI) ble beregnet å kvantifisere sammenslutning av genotyper med lungekreft. Statistisk signifikans ble satt til P . 0,05
haplotype frekvenser og deres risiko prediksjon ble beregnet ved Haplo.stats programvare utviklet av R-programvare. I detalj ble det haplo.em program som brukes til å estimere frekvenser; haplo.cc og haplo.glm programmer som ble brukt til å estimere OR og 95% CI ifølge en generalisert lineær modell [12]. Forskjellene i de estimerte haplotype frekvenser mellom pasienter og kontroller ble basert på simulerte P-verdier. Simulerte Statistikken er basert på tilfeldig permutasjon trekket og kovariatene og deretter beregne haplotype poengsum statistikk. Den haplo.em, haplo.cc og haplo.glm ble implementert ved hjelp Haplo.stats programvare.
Gene-til-genet interaksjoner ble utført av MDR-metoden. MDR er en parametrisk (dvs. ingen hypotese om verdien av et statistisk parameter gjort) og modell-fri (dvs. forutsetter ingen spesiell arv modell) data-mining alternativ til klassisk logistisk regresjon for å påvise og karakterisere lineære interaksjoner mellom diskrete variabler [ ,,,0],13], [14]. Den generelle ideen bak MDR metoden er at det reduserer dimensionality av multilocus data ved å samle kombinasjoner av genotyper som kan defineres som høy risiko og lav risiko i henhold til case-control-forholdet for den spesifikke multilocus genotype [15]. I denne studien ble alle mulige kombinasjoner av ett til fem polymorfismer konstruert, og en Bayes klassifikator i sammenheng med 10 gangers kryssvalidering ble brukt for å estimere testing nøyaktigheten til hver beste modellen. En enkelt beste modellen hadde maksimal testing nøyaktighet og maksimal kryssvalidering konsistens, og sistnevnte målt antall ganger på 10 divisjoner av dataene som den beste modellen ble funnet. Statistisk signifikans ble evaluert med en 1000-fold permutasjon test for å sammenligne observerte testnøyaktighet med de som forventet under nullhypotesen av null fotballkrets. Permutasjon testing korrigert for multippel testing ved å gjenta hele analysen på 1000 datasett som var i samsvar med nullhypotesen.
Resultater
baseline
baseline karakteristikker av studiepopulasjonen er oppsummert i tabell 1. Utdeling av alder, kjønn og familiehistorie med kreft var sammenlignbar mellom pasienter med lungekreft og kontroller (P 0,05). Prosenter av røykere (P 0,0005) og drinkers (P 0,0005), samt historien om KOLS (P 0,0005), var bemerkelsesverdig høyere hos pasienter enn i kontrollene
Single-locus analyse.
genotype distribusjoner og allelfrekvenser av fem undersøkte polymorfismer, samt deres risiko prediksjon under ulike genetiske modeller er presentert i tabell 2. Ingen avvik fra Hardy-Weinberg likevekt ble sett i både pasienter og kontroller for alle polymorfismer. Totalt var det signifikante forskjeller i genotypen og allel distribusjoner av rs1800625 (P
genotype 0,0005; P
allel 0,0005), rs2070600 (P
genotype = 0,005; P
allel = 0,004) polymorfismer i
RAGE
genet og rs1130409 (P
genotype = 0,009; P
allel = 0.004) polymorfisme i
APE1
genet, og estimert studie makt til å oppdage disse forskjellene var 94,2%, 81,6% og 81,3%, henholdsvis.
på tvers av alle genetiske modeller, ble bærere av muterte allelet eller genotype av polymorfismer rs1800625 og rs1130409 polymorfismer signifikant assosiert med risiko for lungekreft, spesielt under recessive modell , selv etter justering for konfunderende faktorer. Med hensyn til rs2070600 polymorfisme, ble betydningen bare oppnådd etter additiv og recessive modeller.
haplotype Analyse
Gitt at
RAGE Hotell og
APE1
genene er kartlagt til forskjellige kromosomer, ble haplotype analyser utført separat for hvert gen. Haplotype frekvenser og deres risiko prediksjon for lungekreft er presentert i Tabell 3. Frekvenser av de vanligste haplotype både
RAGE plakater (TTG i rekkefølge rs1800625, rs1800624, og rs2070600, P
sim = 0,315) og
APE1 plakater (GG i rekkefølge rs1760944 og rs1130409, P
sim = 0,084) gener var lik mellom pasienter og kontroller. Sammenlignet med kontroller, haplotype CAA i
RAGE
genet ble overrepresentert hos pasienter (studie makt: 99,5%), og var assosiert med en 2,1 ganger økt risiko for lungekreft (95% KI: 1,52 til 2,91) før justering og en 2,15 ganger økt risiko etter justering (95% KI: 1,55 til 2,97). Det var ingen signifikante forskjeller i haplotype frekvenser av
APE1
gen mellom to grupper.
Gene-til-genet Interaction Analysis
En uttømmende MDR analyse på mulig vekselvirkningen med fem undersøkte polymorfismer er oppsummert i tabell 4. Hver beste modellen ble fulgt med sin testing nøyaktighet, kryssvalidering konsistens og signifikant nivå bestemmes ved permutasjon testing. Den samlede beste MDR-modell omfattet polymorfi rs2070600 i
RAGE
genet og rs1130409 i
APE1
genet. Denne modellen hadde en maksimal testing nøyaktighet på 64,63% og en maksimal kryssvalidering konsistens 9 av 10 i betydelig grad av 0,006.
Diskusjoner
I denne studien har vi søkt å undersøke sammenhengen av fem vanlige polymorfismer fra to kandidatgener med lungekreft i et stort Han kinesisk befolkning som involverer 1622 personer. Det mest bemerkelsesverdige funn var at genetisk interaksjon mellom
RAGE Hotell og
APE1
gener kan gi en potensielt økt risiko for lungekreft, som ble forsterket av resultatene av single-locus og haplotype analyser. Til forfatternes kunnskap, denne studien representerer den første så langt å undersøke mulighetene samspillet mellom
RAGE Hotell og
APE1
genetisk polymorfisme i predisposisjon for lungekreft.
I lys av potensiell biologisk kandidatur, mekanismer for involvering av RAGE og APE1 i lunge kreftutvikling er ikke klarlagt. Et litteratursøk viste lite bevis på foreningen av
RAGE
genet polymorfismer med lungekreft. I en tidligere studie av Schenk et al [9], ble en promoter polymorfisme (T-388A) i
RAGE
genet rapportert å være en antatt risiko locus for utvikling av ikke-småcellet lungekreft. Utvide denne observasjonen, vi, i en stor Han kinesiske befolkningen, undersøkt tre vanlige polymorfismer i
RAGE
genet, og fant at bærere av muterte genotyper av arrangøren polymorfi rs1800625 og koding polymorfi rs2070600 i tredje ekson utstilt påfallende økt risiko for lungekreft kreft, noe som ble ytterligere forsterket ved vår følgende haplotype analyser. Mer nylig en systematisk gjennomgang av 3491 lungekreftpasienter og 4708 kontroller oppdaget signifikant sammenheng av Asp148Glu (rs1130409) polymorfisme med lungekreft, spesielt i asiatiske populasjoner [16], i overensstemmelse med resultatene av vår single-locus analyser. I denne sammenheng er det rimelig å hypoteser om at genetiske defekter i
RAGE Hotell og
APE1
gener kan øke risikoen for å utvikle lungekreft.
Selv om kandidaten genet tilnærming kan ikke erstatte den genom-wide scan strategi i rakne den genetiske arkitektur av komplekse sykdommer, er det et viktig alternativ strategi [17], spesielt ved valg av kandidat gener er biologisk lyd, er det rekruttert populasjonen forholdsvis stor og homogen, og analysemetodene er solide. Som anbefalt, er rekruttering av 1000 personer eller mer i hver gruppe er nødvendig for å gi en fast konklusjon [18]. Til tross for våre utvalgsstørrelser som omfatter 819 pasienter og 803 kontroller ikke gir oss denne muligheten, gitt de store forskjellene innen genetiske distribusjoner, a priori makt beregning foreslått at vi hadde mer enn 80% makt for å oppdage de betydelige polymorfismer eller haplotyper av realistiske effektstørrelser. Spesielt i denne studien, alle fag var etnisk homogen og innrullert fra Heilongjiang-provinsen, der forekomsten av lungekreft er relativt høy på grunn av innendørs luftforurensning fra uventilerte kullfyrte ovner. Dessuten var det ingen avvik fra Hardy-Weinberg likevekt for alle undersøkte polymorfismer, unntatt muligheten for partisk resultatene etter feil genotyping eller befolkningen stratifisering [19]. Ytterligere data fra 1622 deltakerne i studien ble analysert med statistiske behandlingen av tradisjonelle confoundere. Selv om rest confounding ved ufullstendig målt eller umålte fysiologiske kovariater kan eksistere, virker det usannsynlig at våre funn kan tolkes av forvirrende.
For å øke sannsynligheten for å identifisere sykdomsfremkallende genetiske defekter, ansatt vi en lovende data-mining analytisk tilnærming, MDR, som er nonparametric og genetisk modell-frie natur i design [20]. Tatt i betraktning allestedsnærværelsen av genetiske interaksjoner i patogenesen av komplekse sykdommer, identifisering og karakterisering av følsomme gener eller varianter krever en grundig forståelse av gen-til-genet interaksjon [21]. Ved hjelp av MDR-modell, vi ertet ut henholdsvis to polymorfismer fra
RAGE Hotell og
APE1
gener med sterk interaktiv effekt, forsterkende resultatene av vår single-locus og haplotype analyser, og utlån støtte for gen- til-genet samspill i utviklingen av lungekreft. Derfor kan MDR-metoden er et første steg i å gi ledetråder for å veilede videre forskning.
Tolkning av resultatene våre, men bør ses i lys av flere begrensninger. Først denne studien var retrospektive design, som utelukker ytterligere kommentarer om årsak-virkning forhold [22]. For det andre, vi bare fokusert på fem vanlige polymorfismer, og oppfordres til å undersøke flere polymorfismer, spesielt de med lav penetrans polymorfismer fra andre lovende kreft mottakelighet gener, for eksempel
PTGS2 Kjøpe og
CYP2E1
gener [23]. Enda viktigere, fordi lungekreft er en multifaktoriell sykdom [24], karakteriserer interaksjonen av polymorfismer fra forskjellige kromosomer er å anse som en effektiv metode for å klargjøre dens genetiske arkitektur. For det tredje, MDR-metoden benyttet i dette studiet har noen underling ulemper inkludert beregningsintensive, utydelig tolkning, mangel på følsomhet, og heterogenitet-fri antagelse [20], [25]. Fjerde, det faktum at våre deltagerne var av Han-kinesere herkomst begrenset generalizability av våre funn, ringer for ytterligere bekreftelse i andre etniske grupper.
Til tross for disse begrensningene, våre resultater kollektivt viste en potensiell interaktiv bidrag
RAGE Hotell og
APE1
gener til patogenesen av lungekreft blant han-kinesere. Likevel, av praktiske årsaker, og vi håper at denne studien ikke vil forbli bare en annen endepunkt av forskning i stedet for en begynnelse for å etablere bakgrunnsdata for å ytterligere undersøke de molekylære mekanismene for
RAGE Kjøpe og
APE1
gener i lunge kreftutvikling.
