PLoS ONE: En retrospektiv observationsstudie af Forholdet mellem Single-polymorfier associeret med risikoen for at udvikle kolorektal cancer og overlevelse

Abstrakt

Baggrund

Der er variation i kliniske resultater for patienter med tilsyneladende samme scene colorectal cancer (CRC). Single nukleotid polymorfier (SNPs) mapping til kromosomer 1q41, 3q26.2, 6p21, 8q23.3, 8q24.21, 10p14, 11q13, 11q23.1, 12q13.13, 14q22, 14q22.2, 15q13.3, 16q22.1 , 18q21.1, 19q13.11, 20p12, 20p12.3, 20q13.33 og Xp22 har håndfast vist sig at være forbundet med risikoen for at udvikle CRC. Da germlinie variation også kan påvirke patientens udfald forholdet mellem disse SNPs og patient efterladte fra CRC blev undersøgt.

Metoder

Alle indskrevet i National Undersøgelse af kolorektal cancer Genetics (NSCCG) blev genotype for 1q41, 3q26.2, 6p21, 8q23.3, 8q24.21, 10p14, 11q13, 11q23.1, 12q13.13, 14q22, 14q22.2, 15q13.3, 16q22.1, 18q21.1, 19q13.11, 20p12, 20p12.3, 20q13.33 og xp22 SNPs. Sammenkædning disse oplysninger til National Cancer data Repository tilladt patient genotype at være relateret til overlevelse.

Resultater

Den sammenkædede datasæt bestod af 4.327 personer. 14q22.22 genotype defineret af SNP rs4444235 viste en signifikant sammenhæng med den samlede overlevelse. Konkret blev C-allelen er forbundet med dårligere observerede overlevelse (per allel hazard ratio 1,13, 95% konfidensinterval 1,05-1,22,

P

= 0,0015).

Konklusion

de CRC modtagelighed SNP rs4444235 synes også at øve indflydelse i modulering patient overlevelse og garanterer yderligere evaluering som en potentiel prognostisk markør

Henvisning:. Morris EJA, Penegar S, Whiffin N, Broderick P, biskop DT, Northwood E et al. (2015) En Retrospective observationsstudie af Forholdet mellem Single-polymorfier associeret med risikoen for at udvikle kolorektal cancer og overlevelse. PLoS ONE 10 (2): e0117816. doi: 10,1371 /journal.pone.0117816

Academic Redaktør: Ming Yang, Beijing University of Chemical Technology, KINA

Modtaget: September 15, 2014 Accepteret: December 31, 2014; Udgivet: 24 Februar 2015

Copyright: © 2015 Morris et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Data på undersøgelsen er baseret på er potentielt patient identificeres. Som sådanne er de ikke offentligt tilgængelige. De kan tilgås, men hvis forskere erhverve § 251 godkendelse og passende etiske godkendelser fra National Cancer Intelligence Network https://www.ncin.org.uk/collecting_and_using_data/data_access

Finansiering:. Ejam blev finansieret af Cancer Research UK Moore Fund Bobby (C23434 /A9805) og Leeds MRC Medical Bioinformatik Center (MR /L01629X /1). PQ blev finansieret af Yorkshire Cancer Research (L354PA). ELN og DTB blev finansieret af Cancer Research UK (C588 /A10589). Den NSCCG er blevet støttet af tilskud fra Cancer Research UK Moore Fund Bobby (C1298 /A8362), CORE, og EU Framework 6 tildelt RSH. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret eksisterer ingen konkurrerende interesser

INDLEDNING

Kolorektal cancer (CRC) er en almindelig sygdom i Storbritannien påvirker omkring 40.000 personer om året og tegner sig for 16.000 kræftrelaterede dødsfald hvert år [1]. Trods store fremskridt i den medicinske forvaltning af CRC i de sidste 25 år, fem-års overlevelsen fortsat på kun omkring 55% [1].

Et princip metrisk patient prognose CRC er scenen på præsentationen [2] men der er en betydelig variation i samlet overlevelse (OS) af patienter med tilsyneladende samme stadie sygdom og forstå disse forskelle er klinisk vigtig.

der er tegn på familiær konkordans for overlevelse i en række kræftformer, herunder CRC [3 ], hvilket antyder, at nedarvet genetisk variation kan bidrage til CRC prognose. Derudover har undersøgelser rapporteret foreninger med overlevelse fra CRC med genetiske varianter alene eller i kombination med specifikke typer af kemoterapi [4-6]. Derfor som en potentiel prognostisk faktor begrebet kønscellelinie variation bibringe inter-individuel variation i tumor udvikling, progression og metastase modtager øget opmærksomhed [7-11].

Genom-dækkende forening undersøgelser (GWAS) har været succes med at identificere single nucleotide (SNP’er), som er signifikant associeret med en persons risiko for at udvikle en CRC [12,13]. I europæiske befolkninger er blevet identificeret GWAS beliggende CRC modtagelighed SNPs på 1q41, 3q26.2, 5p15.33, 6p21, 8q23.3, 8q24.21, 10p14, 11q13.4, 11q23.11, 12q13.3, 14q22.2, 15q13.3, 16q22.1, 18q21.1, 19q13, 20p12.3, 20q13.33, og Xp22.2 [12-16]. Samt at påvirke CRC risiko, det er helt plausible disse varianter kan også påvirke patientens udfald efter diagnosen CRC.

Denne hypotese er blevet forskelligt undersøgt af en række forskere, men med modstridende resultater [17-24 ]. Forskelle kan skyldes de relativt små og heterogene kohorter af enkeltpersoner analyseret som havde begrænset magt til at opdage klinisk vigtige relationer mellem SNP genotype og udfald og dermed den prognostiske betydning af disse CRC modtagelighed varianter er fortsat kontroversiel. For at afhjælpe manglerne i tidligere undersøgelser, vi har gjort brug af den seneste kobling [10] i den store nationale Undersøgelse af kolorektal cancer Genetics (NSCCG) [25] med dataene i National Cancer data Repository (NCDR) [26]. Denne kobling har tilbudt en mulighed for at relatere genotype og udfald på tværs af en større befolkning end det tidligere har været muligt. Ved hjælp af disse data, at denne undersøgelse sigter undersøge, om 19 CRC modtagelighed SNPs også udøvet en indflydelse på overlevelse af sygdommen.

Materiale og metoder

Patienter og rekord sammenkædning

Fuld detaljer i NSCCG er blevet offentliggjort andre steder [25], men i korte, undersøgelsen indsamlede DNA og klinisk-patologiske data fra over 20.000 personer med tyktarmskræft og en række af ægtefælle /samlever styrer med det formål at skabe en unik ressource for at identificere lav -penetrance CRC modtagelighed gener. Alle personer i denne undersøgelse, for hvem SNP oplysninger var tilgængelige, og som kunne være knyttet til NCDR blev derfor identificeret og matches ved hjælp af metoden tidligere [10] beskrevet. For at minimere bias, blev sager udelukket fra analysen, hvis der var mere end et år mellem diagnose af CRC i et individ registreret i NCDR og deres ansættelse til NSCCG (fig. 1).

Alle kliniske informationssystemer og biologiske prøver blev opnået efter fuldt informeret samtykke blev opnået fra de deltagende individer, og i overensstemmelse med principperne i erklæringen fra Helsinki. Etisk godkendelse til både NSCCG og dens kobling til NCDR blev opnået fra Multi-Center Research etiske komitéer (MREC /98/2/67; MREC02 /0/97; REC08 /S0501 /66)

Genotypebestemmelse

DNA blev ekstraheret fra EDTA-syre-venøse blodprøver ved traditionelle metodikker og PicoGreen kvantificeret (Invitrogen Corporation, Carlsbad, California, nu Life Technologies). Nitten SNPs blev udvalgt, som var blevet rapporteret at være forbundet med CRC fra 14 kromosomale regioner-rs6691170 (1q41), rs10936599 (3q26.2), rs1321311 (6p21), rs16892766 (8q23.3), rs6983267 (8q24.21) rs10795668 ( 10p14), rs3824999 (11q13), rs3802842 (11q23.1), rs11169552 (12q13.13), rs1957637 (14q22), rs4444235 (14q22.2), rs4779584, (15q13.3), rs9929218 (16q22.1), rs4939827 (18q21.1), rs10411210 (19q13.11), rs4813802 (20p12), rs961253 (20p12.3) rs4925386 (20q13.33) og rs5934682 (xp22). SNP genotypning blev udført af allel-specifik polymerasekædereaktion (LGC Genomics, https://www.kbioscience.co.uk) med primer sekvenser og betingelser til rådighed på anmodning. For at overvåge kvalitetskontrol, vi medtaget et sæt af 136 dobbelte prøver i analyser; genotype konkordans var 99,9%. For at bekræfte genotyper, vi sekventeret 192 prøver udvalgt tilfældigt fra tilfælde og kontrol; overensstemmelse mellem genotyper var 100%.

Statistisk analyse

Statistiske analyser blev udført ved hjælp af Stata version 13 (State College, Tx, USA). En

P

-værdi på 0,05 (tosidet) blev anset for at være betydelig. Når kommenteret, en Bonferroni korrektion for multiple sammenligninger svarede til en værdi på 0,0026 (0,05 /19 SNP’er). Resultaterne er præsenteret uden korrektion for multiple test for at afbøde mod type II fejl. Forskelle i patientkarakteristika mellem grupper blev vurderet ved hjælp af χ

2 og Kruskal-Wallis test. Undersøgelsen endepunkt var fem år samlet overlevelse beregnet fra datoen for ansættelse i NSCCG til dødsdagen eller når censureret (30

th Juli 2011). Kaplan-Meier grafer ifølge genotype blev dannet, og deres homogenitet bedømt under anvendelse log-rank test. Cox proportionel risiko regressions analyse blev anvendt til at estimere hazard ratio (HR) og deres konfidensintervaller 95% (CI), mens justering for alder, køn, Dukes ‘stadium af sygdommen på diagnosetidspunktet, afsavn score, tumor websted (colon, rectosigmoid vejkryds eller endetarmen ), og år for diagnose.

P

-værdier præsenteret svarer til betydningen af ​​en test forskel blandt alle tre genotype grupperne (almindelige allel homozygot, heterozygot og sjælden allel homozygot).

Kompetencen til at demonstrere en sammenhæng mellem SNP genotypen og OS blev anslået ved hjælp af eksempler på størrelse formler for sammenlignende binomial forsøg. For at vurdere risikoen for at få en falsk-positiv sammenhæng i vores datasæt og for at vurdere robustheden af ​​tidligere rapporterede associationer mellem SNP genotypen og patient resultat, vi gjort brug af falsk-positive rapport sandsynlighed (FPRP) test [27]. Den FPRP værdi bestemmes af

P Drømmeholdet værdi, forudgående sandsynlighed for foreningen, og statistisk styrke. For vores analyser, vi antog tidligere sandsynligheder for 0,05, 0,01 og 0,001; pålægge en FPRP cut-off værdi på 0,5 som anbefalet [27], værdier mindre end 0,5, blev anset for at være bemærkelsesværdigt, indikerer en robust forening.

Meta-analyse af undersøgelsens resultater med tidligere offentliggjorte data blev udført ved hjælp af en fast-effekter model, estimering Cochran Q statistik til at teste for heterogenitet og

jeg

2

statistik at kvantificere andelen af ​​den samlede variation mellem studier.

Etisk godkendelse blev opnået for både NSCCG undersøgelsen (MREC /98/2/67; MREC02 /0/97). og forbindelsen og udnyttelse af NSCCG og NCDR data (LR /08 /S0501 /66)

RESULTATER

Linkage

oplysninger om 9,229 personer rekrutteret til NSCCG og med SNP oplysninger blev leveret til kobling til NCDR. Undersøgelsen bestod af 4327 (46,9%) af disse personer, der både matchede i NCDR og som blev ansat til NSCCG inden for et år af diagnosen af ​​deres sygdom (fig. 1).

Beskrivende statistik

Komplette kliniske og demografiske karakteristika for de undersøgte er vist i tabel 1. Den mediane alder ved diagnose af CRC forsøgspersoner var 60 år (gennemsnit, 58,6 år standardafvigelse, 8,0). I alt 2.626 tilfælde (60,7%) havde colon, 416 (9,6%) rectosigmoid og 1.285 (29,7%) rektal tumorer; størstedelen af ​​patienterne præsenteret med Dukes ‘stadium B og C tumorer (3055, 70,6%).

Samlet set fem-årige overlevelsesrate var 64,3% (95% CI 62,9-65,8%). Der var 1.658 (38,3%) dødsfald på tværs af hele kohorte. Overlevelse blev stærkt forbundet med tumor stadie (P 0,0001); 5-års overlevelse varierede fra 54,9% (95% CI 0,50-0,60) for patienter diagnosticeret med stadium D CRC til 88,4% (95% CI 83,6-91,2%) for dem med trin A CRC. Da disse overlevelsesrater ikke er væsentligt forskellige fra dem, dokumenteret i tidligere offentliggjorte undersøgelser undersøger prognosen for aktivt forvaltede CRC patienter [28], blev det konkluderet, at der ikke er beviser for, at ‘sund undersøgelse deltager «valg ville skævhed analyser.

Forholdet mellem SNP genotype og OS

Der var ingen statistisk signifikant sammenhæng mellem SNP genotypen og patologiske parametre, sted og tidspunkt. Kun én SNP viste tegn på en sammenhæng med OS (tabel 2). En signifikant sammenhæng blev identificeret mellem rs4444235 genotype og prognose, hvor hazard ratio for at øge antallet af variant alleler var 1,13 (95% CI: 1,05-1,22). Hazard ratio for heterozygositet, homozygositet og transportør status var: 1,18 (95% CI: 1,04-1,34) og 1,28 (95% CI: 1,11-1,48), hhv. Det skal bemærkes, at foreningen (

P

trend

= 0,0015) var signifikant, hvis Bonferroni korrektion for multiple test blev anvendt (

P

adj

= 0,032) og forblev bemærkelsesværdigt (dvs. FPRP≤0.5) forudsat forudgående var 0,001. Kaplan-Meier-estimater (. Figur 2) viste, at luftfartsselskaber havde lavere fem-års overlevelse end dem med vildtype-genotypen (

P

0,01).

Kommentar til tidligere offentliggjorte undersøgelser

En række tidligere undersøgelser har vurderet forholdet mellem rs4444235 og andre risikofaktorer SNPs med patient prognose (tabel 3). Tenesa

et et l

[21] analyserede 10 CRC modtagelighed varianter, men fandt ingen sammenhæng med OS eller CRC-specifik overlevelse (CSS). Xing

et al

[22] analyserede seks SNPs i en lille gruppe af patienter i forhold til tilbagefald og død og genererede tyder på, at rs10795668 (10p14) kan have indflydelse på recidiv (

P

= 0,007,

P

adj

= 0,042). Effekten observerede var stærkest i dem, der fik kemoterapi. Phipps

et al

[20] undersøgte 16 CRC SNP’er (herunder nogle også analyseret af Tenesa

et al

[21] og overlevelse i 2.611 CRC patienter konstateret fra fem kohortestudier. De rapporterede 18q21 variant rs4939827 påvirket OS (

P

= 0,002;

P

adj

= 0,03) senest Abuli og medarbejdere [17] rapporterede om forholdet. mellem 16 CRC risiko SNPs CRC patienter gengældt den spanske EPICOLON konsortiet. Genetiske varianter rs9929218 på 16q22.1 og rs10795668 på 10p14 blev rapporteret til at have en effekt på OS (

P

= 0,0179 og 0,057 henholdsvis) omend hverken robust efter justering for multiple test (

P

adj

= 0,28 og 0,91, henholdsvis). senest har Hoskins

et al

[19] har rapporteret om forholdet mellem 11 SNP’er og overlevelse. de eneste foreninger rapporteret at være betydelige var for homozgosity for 8q24 SNPs rs7013278, rs7014346 (

P

= 0,01 og 0,03 henholdsvis

P

adj

for antallet af risiko loci = 0,06 og 0,18 henholdsvis). Samtidigt Dai og medarbejdere [18] rapporterede om forholdet mellem 26 SNPs i 10 GWAS risiko loci i en kohorte begrænset til personer med Dukes ‘stadium B og C kræftformer. rs961253 (20p12.3), rs355527 (20p12.3), rs4464148 (18q21.1), rs6983267 (8q24.21) og rs10505477 (8q24.21) var signifikant associeret med overlevelse. Virkningerne var ikke længere statistisk signifikant, men efter justering for multiple test. Uanset korrektion for multiple test under forudsætning af en forud på 0,001 ingen af ​​disse foreninger er i sagens natur robust.

Kun to af de tidligere rapporterede undersøgelser har undersøgt indflydelsen af ​​rs4444235 på prognosen og de fandt ingen signifikant sammenhæng med overlevelse [20,21]. For yderligere at undersøge sammenhængen mellem rs4444235 genotype og OS en meta-analyse samle vores undersøgelse med disse undersøgelser blev gennemført (fig. 3). Kollektivt, de tre undersøgelser forudsat rs4444235 genotyper på i alt 9,686 CRC patienter. Ved hjælp af disse data, resuméet eller var 1,08 (95% CI 1,02-1,14) med potentiale af heterogenitet mellem studier (

P

het

= 0,34; I

2 = 8%).

Vandrette linjer repræsenterer 95% konfidensintervaller. Hver kasse repræsenterer OR punktestimatet og dens område er proportional med vægten af ​​undersøgelsen. Diamanten (og ubrudt linie) betegner den samlede oversigt skøn med CIs givet af dens bredde. Den ubrudte lodrette linje er på nul værdi (OR = 1,0).

DISKUSSION

Her har vi dokumenteret, at variation ved 14q22.2 defineret af rs4444235 indflydelse CRC resultat uafhængig af etablerede målinger. Selvom vores undersøgelse ikke bevis for en sammenhæng mellem andre SNPs vores analyse havde kun 50-70% magt til at demonstrere en sammenhæng mellem luftfartsselskab status for en forskel i prognose 10%, på tærsklen på 5%. Derfor er det ikke muligt entydigt at udelukke, at variationen i den anden CRC risiko loci kan også være knyttet til resultatet.

Større styrker af vores undersøgelse er dens størrelse, at det er hentet fra en repræsentativ stikprøve af befolkningen, og inddraget den systematiske opfølgning af patienter. Samlet efterladte er usandsynligt, at have påvirket undersøgelsens resultater, selvom tilfældet valg i NSCCG er partisk til Dukes ‘stadier A og B sygdom. Det er derfor usandsynligt, at nogen falske påvirkninger som følge af undersøgelse design vil have påvirket væsentligt på vores resultater. Som vores analyse var begrænset til britiske patienter med selvrapporteret europæisk etnicitet vores resultater undersøgelse er også usandsynligt, at blive forstyrret af befolkningen lagdeling.

Vi har dog erkende, at en begrænsning af vores undersøgelse er, at vi ikke har rettet potentiel skævhed skyldes uensartet behandling. Selvom dette er en potentiel alvorlig confounder i undersøgelser af nogle tumorer forvaltningen af ​​CRC er relativt ensartet i Storbritannien. Støtte til denne påstand er tilvejebragt ved, at overlevelsesraten observeret i vores undersøgelse population ikke var forskellige fra dem, der forventes af andre ikke-valgte patienter af et tilsvarende profil behandlet i UK [2]. Det er sandsynligt, at virkningen af ​​risikofaktorer varianter vil være betinget af interaktion med ikke-genetiske risikofaktorer. Desværre er sådanne data ikke var tilgængelige i den aktuelle undersøgelse at tillade en sådan analyse.

Mekanistisk et funktionelt grundlag for kun at 14q22.2 foreningen er endnu ikke fuldt belyst. Det er også bemærkelsesværdigt, at risikoen allel af rs4444235 synes at være fortrinsvis forbundet med udviklingen af ​​mikrosatellit stabil CRC [29,30]. Dette stemmer overens med den observation, at kimcellelinje mutation i TGF-β superfamilien-signalvejen gener er forbundet med mikrosatellit stabil CRC, og dermed kan påvirke indirekte på patientens resultat. Desuden har reporter gen undersøgelser viste, at det element, som rs4444235 maps virker som en allel-specifik transkriptionel enhancer. Allel-specifikke udtryk studier i CRC-cellelinjer heterozygote for rs4444235 har vist signifikant forøget ekspression af knoglemorfogenetisk protein-4 (BMP4) forbundet med risiko allelen, der beviser for en funktionel grundlag for den ikke-kodende risiko variant [31].

Denne analyse har vist, at variation i 14q22.2 spiller en rolle i at definere enkelte patient prognose. Men overbevisende denne forening mellem 14q22.2 og OS er på grundlag af biologisk plausibilitet som med alle associationsstudier uafhængig validering af undersøgelsesresultater er påkrævet. Mens tidligere publicerede studier ikke har ydet støtte til 14q22.2 forening sådanne undersøgelser er små og derfor har haft begrænset magt til at demonstrere et forhold [17-24,32]. Derfor vores analyse tjener til at fremhæve det statistiske problem med at søge efter genetiske associationer, når virkningerne af enhver variant sandsynligvis vil være i bedste beskedne. Selv fastsætter, signifikansniveau på 0,05 for en analyse af kliniske forsøgsdata er urealistisk, fordi at have 80% strøm for at demonstrere en forskel på 5% i overlevelse, hvilket er klinisk relevant, kræver mindst 4.800 patientprøver, der skal analyseres, selv om hyppigheden af udsatte genotypen er 50%. Derfor er det derfor måske ikke overraskende, at tidligere foregav foreninger ikke kan betragtes som robust, hvis der indføres kriterier FPRP typen.

Mens kimlinie varianter er usandsynligt at erstatte mellemstationer ordninger og konventionelle markører, de har potentiale til at hjælpe med at skelne andet resultat mønstre hos patienter med den samme scene sygdom, hvor 10% forskelle klinisk relevant og dermed åbner op for muligheden for en rationel, målrettet tilgang til behandling baseret på en kombination af genotype og tumor karakteristika for en patient.