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背景:我们最近发现,人类结肠家族性腺瘤息肉病的严重性(FAP)不同的方式与修饰基因的作用一致。这些修饰基因可能含有常见等位基因能增加结直肠癌(CRC)的风险一般人群。分析提出了一些常见的CRC的危险等位基因多态性。
方法:我们确定结肠FAP的严重程度之间的关系(151名患者)和多态性MTHFR,NAT1,NAT2,GSTM,GSTT钙粘蛋白,细胞周期蛋白D1,APC。这些位点都被认为是影响CRC的风险。结肠FAP严重程度量化为息肉/结肠切除术标本的数量,标准化对结肠的大小。我们分析疾病严重程度之间的关系,在多态基因型的网站,使生殖系的位置的免税额APC突变。
结果:我们确定了重要的关系更严重的疾病和缺乏的NAT1 * 10整个组患者的基因型。在患者的一个子集,在所谓的种系突变突变集群地区,有一个更严重的疾病和存在之间的联系NAT2 *快等位基因。在整个病人组,一个相对强劲的协会之间存在更严重的疾病和拥有的NAT1 * non-10和NAT2 *快基因型。有微弱的证据之间的关联APCT1493C等位基因在整个病人组和更严重的疾病。没有发现一致的与疾病严重程度的多态性。
结论:结肠FAP的严重性可能修改的等位基因NAT1和/或NAT2位点。任何功能变化的身份仍然未知NAT1 * 10似乎是功能性和等位基因在多个站点之间存在连锁不平衡在这些位点相邻8号染色体上第22位。虽然这项研究不能确凿的证据,我们的数据表明NAT1和NAT2变异可以解释一个大约两个FAP结肠息肉数量增加。
- 基因修饰符
- 致癌物质代谢
- 表型严重程度
- 家族性腺瘤息肉病
- FAP,家族性腺瘤息肉病
- CRC,结肠直肠癌
- NAT, N-acetyltransferase
- SNP(单核苷酸多态性
- HNPCC,遗传即结肠癌
- 销售税,谷胱甘肽S-transferase
- MTHF 5 10-methylene tetrahydrofolate
- MTHFR,亚甲基tetrahydrofolate还原酶
- CCND1,细胞周期蛋白D1
- 背景、细胞剂量的钙粘蛋白
- MCR,突变集群区域
- PCR,聚合酶链反应
- 差,四分位范围
来自Altmetric.com的统计
- FAP,家族性腺瘤息肉病
- CRC,结肠直肠癌
- NAT, N-acetyltransferase
- SNP(单核苷酸多态性
- HNPCC,遗传即结肠癌
- 销售税,谷胱甘肽S-transferase
- MTHF 5 10-methylene tetrahydrofolate
- MTHFR,亚甲基tetrahydrofolate还原酶
- CCND1,细胞周期蛋白D1
- 背景、细胞剂量的钙粘蛋白
- MCR,突变集群区域
- PCR,聚合酶链反应
- 差,四分位范围
家族性腺瘤息肉病(FAP)是一种罕见的条件下生殖系基因突变引起的APC基因。1FAP的特点是发展的,成千上万的腺瘤的结肠息肉。如果未经治疗,一个或多个息肉会发展成结直肠癌,往往在人生的第四个十年。患癌症的风险与结肠腺的数量。2腺瘤的数量,个体发展部分生殖系突变的位置的函数,但这并不能解释家庭内部变异的现象。34最近,我们已经表明,家庭内部变化的模式在结肠FAP严重性与修饰基因的作用是一致的。56这些观察结果支持那些在动物模型修饰位点调节表型严重的地方最小值鼠标,78FAP的小鼠等价。
修饰基因FAP可能是常见的多态性。这些多态性是优秀的候选人低外显率对微分易感性的等位基因在一般人群结直肠癌(CRC)。9CRC是已知的遗传成分10和许多已经提出合理的风险等位基因。有各种潜在的识别策略,不仅包括直接的分析与疾病的人口,而且互补的研究如修饰基因的识别。候选人FAP修饰符都是潜在的几种类型,包括致癌物质代谢基因、DNA修复基因座,致癌基因,肿瘤抑制Wnt通路基因,和许多其他基因CRC的假定的角色。11
对身体新陈代谢的致癌物质和其他化学品的外交是由一组复杂的酶反应。环境致癌物质直接或间接地破坏DNA;这个过程是复杂的,包含三个元素,bioactivation,解毒,化学改性。Bioactivation和解毒监管阶段1和阶段2酶反应。DNA加合物的形成可能发生的损害然后稳定下滑诱变可以发生在DNA复制中间体。基因检测在这项研究简要概述如下。提供更全面的回顾最近Houlston和汤姆林森。11
N-acetyltransferases (NAT1和NAT2)参与第二阶段反应代谢异型生物质化合物。两种类型的表型为每个protein-fast认可而缓慢。慢metabolisers(例如,NAT1 * 14和NAT1 * 15)有一个V马克斯大约50%的快速乙酰化器。1213NAT1和NAT2近8号染色体上第22位。最常见的变体NAT1称为NAT1 * 10,这主要是由两个非编码单核苷酸多态性(snp)(表1),目前认为不太可能NAT1 * 10等位基因编码功能不同的蛋白质,但他们可能在连锁不平衡与快速等位基因功能的变化。12 -14虽然不是所有的研究结果是一致的,NAT1* 10多态性已与CRC的风险增加1.92倍1516的发病年龄较低和遗传即结肠癌(hnpcc)。17
为NAT2,人类可分为快与慢乙酰化器数量的基础上他们的异烟肼表型。一般来说,快速表型对应的存在NAT2 * 4等位基因,要么是杂合子和纯合子。NAT2 * 4定义(表1)由一个单体型由特定的等位基因在一个沉默(密码161)和三个编码多态性(密码子197、268和286年)在吗NAT2。18慢乙酰化器状态可能是预防结肠癌的发病HNPCC患者,19虽然并不是所有的研究表明这一效应。20.荟萃分析的低外显率易感性的等位基因,CRC的风险在迅速长大乙酰化器组,11虽然这种效果没有达到统计学意义。
谷胱甘肽S-transferases(消费税)组成一个家庭的第二阶段酶催化谷胱甘肽与有机化合物的反应。(6倍)个人间中也有很大差异在这些酶的活性在红细胞。21的GSTM1基因无效等位基因是一个假定的癌症风险等位基因(表1)。它有一个人口大约0.7的频率。2223GSTM1基因无效等位基因纯合性与CRC的临界风险增加有关。11一些研究发现DNA加合物水平更高GSTM1基因null该如果吸烟者,这表明基因-环境的相互作用是重要的。24的GSTT1无效等位基因多态性(表1)负责mono -代谢的变化和dihalomethane和其他类似的分子如卤代烃、二氯甲烷、环氧乙烷。Monohalomethanes自然发生的,但化合物如二氯甲烷和氧化乙烯是重要的工业化学物质作为甲基化剂、溶剂、杀虫剂。百分之六十的人口可以共轭上述化学物质但其余不能这样做GSTT1null该等位。荟萃分析,两个研究显示一个小非重大不良相关风险GSTT1无效等位基因。11
叶酸代谢异常已经涉及人类神经管缺损的病因学,血管疾病,恶性肿瘤的发展。25亚甲基tetrahydrofolate还原酶(MTHFR)编码一种酶,这种酶转换5 10-methylene tetrahydrofolate (MTHF) 5-methyl tetrahydrofolate。缺陷MTHFR函数呈现个人容易hyperhomocysteinuria和模仿膳食叶酸不足的影响。MTHFR等位基因与结直肠致癌作用,代表着最强的候选人低外显率易感性的等位基因。11两个最频繁的多态性(表1)的C677T替代丙氨酸转化为缬氨酸氨基酸222(并能降低酶活性)和C1298A谷氨酸转化为丙氨酸氨基酸429。26
细胞周期蛋白D1 (CCND1)是一个下游β-catenin的目标。G870A多态性(表1)干扰的拼接CCND1外显子4/5,可能减少记录的水平。27这种变体已被证明是更频繁的在家族性结直肠癌病例比控制28并可能修改HNPCC结肠癌的发病的年龄。27CyclinD1基因型也会影响肿瘤的数量Apc最小值鼠标。29日同样,变化在细胞剂量的钙粘蛋白(背景)引起的变化的严重性肠息肉病动物模型。30.Downregulation钙粘蛋白与某些类型的肠道,乳腺癌、膀胱、和肺癌。的背景−160 c启动子多态性(表1)可能改变钙粘蛋白的表达,因此一个可信的候选人修饰符对FAP等位基因。31日
罕见的APC变异(I1307K和E1317Q)风险提高结肠癌但这些等位基因太过罕见,占大部分的人口“零星”结肠癌的风险变化。家庭内部结肠FAP严重的然而,我们的研究表明,兄弟姐妹对之间相关程度高于parent-offspring对。6这提高了表面上的可能性“野生型”APC等位基因可能是影响疾病的严重程度。有两个相对频繁non-silentAPC多态性在西方人口可能负责观察(表1),这些都是APCD1822V32和附近的一个多态性(rs2019720)翻译5′的一部分基因(K Heinimann,个人沟通);可以改变基因的表达或功能。其他非同义APC多态性包括G1493A和G1678A。
我们有检查结肠FAP严重程度之间的关系和各种各样的候选基因多态性在上面(表1)。
方法
共有151名患者来自51个家庭通过圣马克的息肉病确定注册中心,伦敦,英国。DNA样本和临床细节得到所有科目。这个样本大小提供> 90%功率检测p = 0.05名义严重疾病的风险增加3倍授予由一个等位基因的频率0.5。所有患者从谱系经典FAP-in建立一个或多个家庭成员拥有超过100名adenomas-with常染色体显性遗传疾病。DNA来自多个来源之一:外周血;建立细胞系;或固定的正常组织。大多数患者生殖系APC密码子之间的突变,170年和1464年。
结肠息肉病的严重程度进行评估,如前所述。56总之,我们确定数量的腺瘤息肉切除结肠切除术标本,修正后的长度和假设标准结肠长100厘米,给标准计数(实际数×100 /病人的结肠长度)。我们没有正确的年龄的影响,正如我们先前已经表明,年龄并不是严重程度的变化的主要来源在成年早期接受结肠切除术的患者。56
为了正确的生殖系突变对息肉数目的影响,病人被放入组来自工作之前发表,表明在种系突变APC“突变集群地区”(MCR)往往比突变产生更严重的表型在其他地区。633在实践中,我们使用三个主要分组:MCR(密码子1250 - 1400);主要(不是在MCR);和UNK(生殖系APC未知突变)。
多种方法建立了基因型的大多数候选人修饰符多态性上面所描述的那样,在积极控制样本的已知基因型和消极的控制。一般来说,只有最常见的基因多态性在每个类型的。引用提供细节的方法用于这些多态性和变异的性质类型的表1中给出。为APC多态性,我们设立了化验使用焦磷酸测序(乌普萨拉,瑞典)。聚合酶链反应(PCR)扩增了由制造商推荐使用一个生物素化的寡核苷酸,标准试剂和循环条件:95°C五分钟×1;53°C 95°C 15秒,30秒,72°C 25秒×50;1×72°C五分钟。反应产物是固定在streptavidin-coated Dynabeads和变性0.5 M氢氧化钠,紧随其后的是使用第三个寡核苷酸测序根据制造商的标准协议。下面的寡核苷酸被用于原始PCR(表1):rs2019720, GTGAACAGGGTGGCAAACAG GGCCTAACAGAGGGAGAAAAA;rs459552, CAGACAACAAAGATTCAAAGAAACA TCAAAAGCAAAACTTCCTCTG;rs41115, TTCTGCCTTCTGTAGGAATGG TAACAATCGAATCCCCTCCA;rs42427, AATGCTGCAGTTCAGAGGGT CACTCAGGCTGGATGAACAA。使用的寡核苷酸序列,分别GAAAAATAATTCCAAG AACTAACAAAGACACTGGT, GAGAAGGAGTTAGAGGAGG, ACTTTATTACATTTTGCCAC。 Haplotypes were reconstructed for theAPC尽可能多态性,部分以确定他们是否出席在生殖系突变或野生型的背景。我们的病人报告说,他们中没有一个是德系血统的APCI1307K不能输入。
基因型之间的联系和标准息肉计数进行,分组在每个位点的基因型,在适当情况下,根据他们的频率。所有统计计算都使用占据7.0执行。严重程度的数据分析了在整个数据集和分组后生殖系的位置APC突变。因为我们的方法是使用非参数测试标准息肉数量并不是正态分布在主(n = 98)和UNK (n = 36)组,虽然数量较小的MCR组(n = 18)符合正态分布变量(表2和Shapiro-Wilk测试,详细信息未显示)。我们使用一个阈值p = 0.05显示统计学意义,我们的推理,这是更重要的比第一类错误容忍可能的II型错误复制我们的发现在进一步的研究是必要的任何结果。候选人多态性最初被认为是孤立的,然后在组合,四组((我)NAT1和NAT2(二)MTHFR等位基因,(3)GSTM1基因和GSTT1,(iv)APC多态性),因为在这些位点多态网站之间的密切联系。
结果
患者结直肠息肉病的详细信息列于表2。意思是标准数1519息肉(SD 1548,平均950,四分位范围533 - 1865)。患者纳入本研究的代表整个人口的FAP患者从圣马克的医院(细节未显示)。没有任何证据表明任何多态性基因型(包括之间的联系APC)和生殖系突变组(p > 0.2,所有细节未显示)。疾病严重程度与性没有显著变化(χ克鲁斯卡尔-沃利斯检验21= 0.107,p = 0.74)。正如预期的那样,有一个强大的趋势在MCR组疾病更加严重,纠正息肉中值计算的3727年与760年相比的主要和1107年UNK患者(χ克鲁斯卡尔-沃利斯检验22= 30.8,p < 0.001)。疾病严重程度的主要和UNK组织相互之间没有显著性差异(χ21= 0.745,p = 0.38)。极有可能,UNK病人没有MCR因为MCR的部分基因突变是一个小区域内大外显子的突变检测相对简单,而其他部分的基因可能含有神秘的变化,如intronic变异和删除。此外,FAP患者在MCR的种系突变往往显示LOH结肠息肉的“第二次打击”而其他FAP患者倾向于获得蛋白质删除突变作为他们的“第二次打击”。34FAP修饰基因可能因此采取不同生殖系的网站APC突变。因此,除了分析每个多态性与疾病严重程度患者在整个集团也进行了分析(主+ UNK)分别和MCR团体。
测试的结果每个多态性基因和疾病严重程度的关系在整个病人组如表3所示。的NAT1 * 10等位基因heretozygote /纯合子与结肠息肉病那么严重(中位数563)比杂合子或该化合物NAT1 * non-10等位基因(中位数928)。这种联系是仅仅来自(主+ UNK)组患者(克鲁斯卡尔-沃利斯检验,χ21= 6.61,p = 0.01),没有任何关联在小群MCR的证据。其他的多态性(表3)APCT1493C提供任何证据的;有更严重的疾病在那些带着C等位基因的影响而未能达到意义在基因型分组(表3),但名义上是重要的(χ克鲁斯卡尔-沃利斯检验22= 6.00,p = 0.05)这三个基因型分别测试时,由于存在严重的疾病的三个C / C基因型患者。
当(主+ UNK)和MCR组分别检测多态性与疾病严重程度之间的关联,是唯一重要的关联NAT2多态性在MCR组。航空公司的一个或两个NAT2 *快等位基因在MCR组标准息肉数中值为4884(四分位范围(差)4293 - 6489;n = 4)与1971年相比(IQR 1020 - 3198;在那些没有n = 7)NAT2 *快等位基因(χ克鲁斯卡尔-沃利斯检验22= 4.32,p = 0.038)。NAT2 *快航空公司有更严重的疾病(主+ UNK)组(平均为900NAT2 *快速v687年NAT2 *缓慢),但这种差异不显著(χ克鲁斯卡尔-沃利斯检验21= 0.654,p = 0.42)。航空公司的两个GSTM1基因*空等位基因在MCR组往往不太严重的疾病(中位数2564 (IQR 1600 - 3818);比与其他n = 9)GSTM1基因基因型(中位数6489 (IQR 5000 - 7978);n = 2),但这是仅有的临界意义(克鲁斯卡尔-沃利斯检验,χ21= 3.56,p = 0.059)。表明与疾病有关联的所有多态性(主+ UNK)集团本身也在整个组的病人。
我们测试了以不同的方式组合基因型的影响,取决于相关位点:NAT1和NAT2,我们测试了没有的结合NAT1 * 10和拥有NAT2 *快;为MTHFR,我们使用了hapipf命令占据的预测单;为GSTM1基因和GSTT1,我们测试了零在每个位点等位基因的组合;和APC我们直接决定“野生型”单使用谱系。没有检测到基因型和疾病严重程度之间的联系MTHFR,GSTM1基因- - - - - -GSTT1,APC(细节未显示)。为NAT1- - - - - -NAT2然而,更严重的疾病与结合缺乏有关NAT1 * 10基因型和存在NAT2 *快基因型。这个协会是目前在整个病人组(中位数为1167NAT1 * non-10-NAT2 *快速v687其他基因型;克鲁斯卡尔-沃利斯检验,χ21= 4.34,p = 0.037),特别是在主/ UNK集团(中位数为1167NAT1 * non-10;NAT2 *快速v587其他基因型;克鲁斯卡尔-沃利斯检验,χ21= 10.32,p = 0.0013)。
讨论
我们已经找到证据表明结肠息肉病的严重程度在FAP与变异有关NAT1和/或NAT2位点。的NAT1 * 10等位基因与少严重疾病病人在整个集合,和NAT2 *快类型的子集与更严重的疾病患者在MCR的种系突变。NAT1 * 10之前一直与结肠癌的风险增加有关,15显然相较于我们的数据;但NAT *10不太可能代表功能变化1314和任何与疾病可能来自于连锁不平衡和功能变异。现有证据表明,有一些NAT2 *快等位基因在功能上与肠癌的风险增加有关,19虽然,连锁不平衡不能被排除在外。更糟糕的是,NAT1和NAT2躺在0.2 Mb 8号染色体上第22位,有证据表明,至少有一部分在每个位点等位基因在温和的连锁不平衡。35我们发现缺乏相结合NAT1 * non-10的存在NAT2 *快是与严重疾病密切相关。
鉴于FAP息肉数目的变化似乎是与肿瘤相关的启动而不是发展,5一个微分的影响NAT表型可能会影响在FAP结肠肿瘤发生的早期阶段,甚至在“第二次打击”的阶段APC。如果是这种情况,那么早期人类致癌物代谢可能是重要的增长和发展。甚至可能致癌物质从母体饮食影响的频率和类型在子宫内“第二次打击”。
可能的关联的GSTM1基因非空表型与更严重的结肠MCR的FAP患者似乎不太可能源于一个真实的生物效应。协会可能有点令人费解的理论依据和先前的研究的基础上,我们将预测相反的结果。此外,我们注意到,和NAT1和NAT2——没有证据GSTM1基因最大的严重性协会(主要)组患者。也许考虑到五个GSTM位点位于100 kb p13.3 1号染色体上有一个真正的联系GSTM等位基因和疾病严重程度。
同样,虽然我们之前建议的变化APC基因本身可能修改FAP表型,我们谨慎的寻找可能的关联APC1493 c等位基因和更严重的疾病。这种变化不太可能有功能的后果,但是这可能是与其他变异在连锁不平衡,例如APC启动子(在独联体或在反式与生殖系APC突变体)。但是单体型重建谱系不显示,C等位基因一贯相关突变体和野生型APC为一个特定的等位基因,我们没有发现任何证据APC单体型与疾病严重程度有关。有可能是潜在的联系APC1493 c和疾病严重程度的结果在某种程度上是因为我们决定包括不同的每个家庭成员为本研究提供了独立的数据。依靠的理由如下:(i)平衡潜在错误假设的独立反对权力的丧失;(2)我们共同多态性的分析,将家庭内部隔离;(3)相对较少的个人/家庭在我们的研究中(3)中位数;及(iv)津贴不同生殖系的影响APC突变通过细分为主要,UNK MCR组。
我们的发现在其他多态性(MTHFR,GSTT1、钙粘蛋白和细胞周期蛋白D1)不能提供令人信服的证据对疾病严重程度的影响。在的情况下MTHFR尤其是C677T多态性,这是一个重要的负面结果。研究一贯表明弱T等位基因纯合子协会与减少结肠癌风险(由Houlston总结和汤姆林森11),但未发现影响腺瘤风险,符合我们的结果。
我们得出这样的结论:变化NAT1和/或NAT2位点可能是修饰符的数量在FAP患者结直肠息肉。变异的性质仍然是未知的。来自本研究的证据并不确凿的但我们的数据表明,NAT1变异可以解释一个大约两个在FAP结肠息肉数量增加(表3)。相同或不同的修饰基因可能参与确定光学纤维的严重性疾病,如硬纤维瘤和上消化道肿瘤。然而很明显,即使所带来的影响NAT1和/或NAT2由其他研究证实,在FAP中可能仍然无法解释的变异。FAP严重程度的变化的可能性仍然是一个多基因的特征,其研究需要分析大量的患者在多个多态位点。
确认
我们感谢病人参与这项研究,设备公园,英国癌症研究,息肉病的工作人员注册和结肠直肠癌的单位,英国癌症研究中心,圣马克的医院,两个裁判(Tim主教和一个匿名)。MC举行英国癌症研究平动奖学金。