Резюме

Заден план

Генетичните фактори могат да повлияят на чувствителността на индивида към йонизиращо лъчение и следователно променят риска от развитие на папиларен карцином на щитовидната жлеза (PTC). Преди това съобщихме, че често срещаните единични нуклеотидни полиморфизми (SNP) в гена за разпознаване на увреждане на ДНК Банкомат допринасят за риска от PTC при беларуски деца, изложени на отлагания от аварията в Чернобилската електроцентрала. Тук изследвахме в същата популация приноса на група от свързани с възстановяването на ДНК SNPs в гени, действащи след АТМ.

чувствителността

Методи

Свързването на 141 SNP, разположени в 43 гена за възстановяване на ДНК, беше изследвано в 75 случая на PTC и 254 контроли от област Гомел в Беларус. Всички субекти бяха по-млади от 15 години по време на аварията в Чернобил. Условни логистични регресии, отчитащи дозата на радиация, бяха извършени с PLINK, използвайки адитивния модел на наследяване на алели, и корекция на Bonferroni, базирана на неравновесие (LD), беше използвана за корекция за многократно тестване.

Резултати

Вътрешният SNP rs2296675 in MGMT е свързано с повишен риск от PTC [за коефициент на вероятност за незначителни алели (OR) 2,54 95% CI 1,50, 4,30, P за алел = 0,0006, P корекция = 0,05] и тестването на асоцииране в целия ген подчерта възможна роля за ERCC5 (P Ген = 0,01) и PCNA (P Ген = 0,05) в допълнение към MGMT (P Ген = 0,008).

Заключения

Тези открития показват, че няколко гена, действащи в различни механизми за възстановяване на ДНК, допринасят за риска от PTC. Необходимо е по-нататъшно проучване за дешифриране на функционалните свойства на метилтрансферазата, кодирана от MGMT и да разберем как промяната на такива функции може да доведе до развитието на най-често срещания тип рак на щитовидната жлеза.

Заден план

Методи

Проучвайте популация

Изследваната популация е била селска и силно зависима от местната храна, произведена в известни райони с дефицит на йод [32]. Както беше описано по-рано в тази популация, „нивото на стабилен прием на йод е корелирано с концентрацията на йод в земеделските земи около местата им на пребиваване“ [33], а „състоянието на стабилен прием на йод е оценено за всеки индивид като суров индекс на база на средното ниво на стабилно съдържание на йодна почва в населеното място на пребиваващия предмет по време на аварията в Чернобил “[33].

Генотипиране

Геномната ДНК беше извлечена от проби от периферна кръв, използвайки стандартен неорганичен метод [34], както е описано по-рано [26].

Участниците в проучването са генотипирани за общо 1421 SNP, разположени в 407 гена, участващи в свързани с рака пътища, като се използва Illumina GoldenGate Assay (Illumina Inc., САЩ), съгласно препоръките на производителя. Масивът от ракови SNP панели съдържа SNP в гени, участващи в етиологията на различни видове рак, избрани от базата данни SNP500Cancer Database на Националния институт по рака по анатомия на генома на рака [35]. Съдържа повече от 3 SNPs, средно за всеки ген, представен на панела. Пълният списък на анотираните SNP, присъстващи в масива, е предоставен в Допълнителен файл 1: Таблица S1.

Избор на SNP в гени, свързани с възстановяване на ДНК

За целите на това проучване избрахме да фокусираме анализа на данните за генотипирането върху кандидат-SNPs, разположени в гени, участващи в пътища за възстановяване на ДНК, както е отбелязано в Атласа на мрежата за сигнализация на рака (ACSN) [36]. Според ACSN, ​​178 от 1421 SNP, присъстващи в масива на рак на SNP Panel, се намират в ген за възстановяване на ДНК. Сред 178 SNPs, 141 са преминали контрола за качество на генотипирането (QC) и са имали малка честота на алела (MAF) в контролната група по-голяма от 0,05; тези SNP бяха включени в анализите. Списъкът със 141 анализирани SNP е достъпен в Допълнителен файл 2: Таблица S2.

статистически анализи

Суровите данни за генотипиране са импортирани в GenomeStudio V2011.1 (Illumina) за SNP клъстериране и генериране на генотипни обаждания. Стандартните обобщени статистически данни, използвани за контрол на качеството на генотипирането, бяха извършени с помощта на PLINK [37].

Изключихме 22 проби с обща честота на разговори 2 ≥ 0,8. След LD резитбата броят на тестваните маркери бе намален до 94 SNP.

Както беше описано по-рано, радиационните дози бяха трансформирани като log (1 + доза), като суровата доза беше измерена в Gy, за да се сближи моделът на линейния излишен риск за малки дози в условната логистична регресия [26]. По този начин, „за сближаване на редките заболявания, относителният риск от заболяване се моделира като приблизително (1 + доза) β, което за дози под 1 Gy е приблизително 1 + β доза“ [26].

Резултати

Анализ, основан на SNP

От 407 участници в проучването (83 случая и 324 контроли) с налична кръвна ДНК (Таблица 1), 75 пациенти с ПТК и 254 съвпадащи контроли бяха успешно генотипирани с помощта на масива на Illumina SNP Cancer Panel. Сред тях 12 случая и 16 контроли са получили дози на йонизиращо лъчение над 2 Gy и са били изключени от анализите, тъй като данните са твърде оскъдни, за да позволят правилното прилягане на модела, описан по-рано [26]. По този начин анализът беше ограничен до 63 (84%) случая и 238 (93,7%) контроли.

Общо 141 SNP, разположени в 43 гена за възстановяване на ДНК, присъстваха в масива на SNP рак, преминаха контрола за качество на генотипирането и бяха съгласни с HWE в контролите (P > 0,001) и има MAF в контролната група по-голяма от 0,05. 43-те гена, съдържащи тези SNP, участват в различни ДНК механизми, които могат да бъдат организирани в 10 функционални модула, както е описано в ACSN [36]. Разпределението на тези 43 гена, както и броят на тестваните SNP, по функционален модул е ​​показано в таблица 2. Както е посочено в легендата на таблица 2, някои от тестваните гени участват в няколко модула за възстановяване на ДНК.

Резултати от теста за асоцииране с един маркер за 7 SNP, показващи най-силната асоциация в модела на лог-адитив (P на алел Таблица 3 Асоциации с единичен маркер с PTC (само SNP с P на алел

Генно-базиран анализ

След това проведохме генно-базиран анализ, използвайки VEGAS [38], който приписва SNPs на гените и изчислява генно-базирана емпирична асоциация стр-стойности, като същевременно се отчита структурата на LD в даден ген. Използвайки този подход, два гена, а именно ERCC5 и MGMT бяха значително свързани (P Таблица на гените 4 Резултати от генно-базиран тест за асоцииране от VEGAS (само гени с P Ген

Дискусия

Разбирането на етиологията на PTC и повишената чувствителност към излагане на йонизиращо лъчение е важна цел за политиката за радиационна защита. Излагането на радиация по време на детството е силен рисков фактор за PTC и полиморфизмите в гените за възстановяване на ДНК вероятно ще повлияят на този риск, но са направени малко изследвания, за да се определи ролята на такива гени като модулатори на риска от PTC [40]. Поради тази причина избрахме да оценим връзката между панел от общи кандидат-SNPs, разположени в рамките на 43 гена за възстановяване на ДНК и PTC. Нашите резултати показаха значителна връзка за rs2296675, намиращ се в MGMT кодираща O 6-метилгуанин ДНК метилтрансферазата и предполагаща асоциация за варианти в ERCC5 кодиращи едноверижна специфична ДНК ендонуклеаза и варианти в PCNA кодиращ пролифериращия клетъчен ядрен антиген. Следователно нашите констатации подкрепят участието на няколко механизма, които могат да бъдат мобилизирани от фоликуларните клетки на щитовидната жлеза за възстановяване на различните видове увреждания на ДНК, които могат да възникнат след излагане на радиация.

Има няколко ограничения на това проучване, които трябва да се отбележат. Първо, силата за откриване на гени с малки размери на ефекта може да бъде ниска поради относително малкия брой субекти, включени в това проучване, поради уникалността на изследваната популация. Всъщност за SNPs с нисък MAF в контролите (5%), мощността на нашето проучване за доказване на връзка между кандидат SNP и PTC може да достигне 80% само за ИЛИ 3,5 или по-висока за P 6-метилгуанинови адукти на двуверижна ДНК, индуцирани от алкилиращите агенти към цистеиновия остатък в собствената му молекула и по този начин предотвратява прехода от G: C към A: T точкови мутации чрез премахване на алкилни адукти от O 6 позицията на гуанин. Загубата на експресия на MGMT е свързана с агресивно туморно поведение и прогресия при няколко вида неоплазия, включително езофагеален, хепатоцелуларен, белодробен, стомашен и гърден карцином [41,42,43,44]. Генът, който се намира в хромозома 10q26, обхваща почти 300 kb геномна ДНК, където често може да се наблюдава хетерозиготна делеция при пациенти с многообразен глиобластом [45].

Заключения

В заключение, това проучване потвърждава, че генетичните варианти на няколко гена, работещи в различни механизми за възстановяване на ДНК, са замесени в развитието на PTC. По-специално съобщаваме за нова връзка между второстепенния алел G на SNP rs2296675 в MGMT и PTC риск в уникална популационна извадка от беларуски субекти, които са били изложени на йонизиращо лъчение по време на детството. Необходимо е по-нататъшно проучване за дешифриране на функционалните свойства на метилтрансферазата, кодирана от този ген, за да се разбере как промяната на такива функции може да доведе до развитието на най-често срещания тип рак на щитовидната жлеза.