中国人群乳腺癌遗传易感性研究

发布时间：2018-03-25 23:00

本文选题：乳腺癌　切入点：全基因组关联研究　出处：《华中科技大学》2015年博士论文

【摘要】：研究背景：乳腺癌是女性中最常见的一种恶性肿瘤,不管是在发达国家还是在发展中国家,乳腺癌均位于女性恶性肿瘤发病率的首位。大量的流行病学研究表明,乳腺癌是一种由环境因素与遗传因素共同导致的高异质性疾病。相同环境因素暴露情况下,个体患乳腺癌的风险不尽相同,说明个体遗传因素在决定乳腺癌的易感性方面发挥重要作用。目前,乳腺癌的全基因组关联研究(Genome-wide association studies, GWAS),已经发现了很多与乳腺癌的遗传易感性相关的单核苷酸多态位点(Single-nucleotide polymorphisms, SNPs)。但是大多数的GWAS都是在欧美人群中进行,而在中国人群中的数据相对较少,同时这些GWAS发现的位点之间的交互作用如何,我们还知之甚少。研究目的：(1)：分析GWAS发现位点与中国人群乳腺癌发病风险的关系。(2)：分析关联分析得到的风险易感位点与绝经状况之间的环境-基因相乘交互作用。(3)：分析这些GWAS发现位点之间的基因-基因交互作用对乳腺癌发病风险的影响。研究方法：本研究我们采用以医院为基础的病例-对照研究设计,利用多分析方法策略,采用包含随机森林(random forest, RF),多因子降维(multifactor dimensionality reduction, MDR)和非条件logistic回归(logistic regression, LR)的方法综合评价GWAS发现的10个位点与乳腺癌发病风险的关系,以及这些位点之间的高阶交互作用。运用TaqMan基因分型技术对GWAS发现位点进行基因型检测。分别采用χ2检验和t检验比较病例组和对照组人口学资料中的分类变量(如绝经状况)和连续性变量(如年龄等)。采用χ2拟合优度检验该位点的基因分型是否符合HWE平衡。采用logistic回归模型分析单个位点与乳腺癌发病风险的关系,应用Haploview4.2软件分析位点之间的连锁不平衡程度。研究结果：(1)：本次研究共纳入477例乳腺癌病例和534例健康女性对照。年龄及绝经状况分布在病例组与对照组中比较无统计学差别。病例组中,有271例病人被诊断为雌激素受体(Estrogen Receptor, ER)阳性,占所有病例的56.8%,168例为ER阴性(35.2%)；另外有241例(50.5%)患者被诊断为孕激素受体(Progesterone Receptor, PR)P日性,198例(41.5%)PR阴性,此外还有38例(8.0%)病人的ER和PR信息由于资料缺失而无法获知。(2)：在此次病例-对照研究的10个GWAS发现位点中,有包含rs1219648, rs3757318, rs1926657, rs6656756, rs2046210和rs4973768在内的6个位点在进行单位点分析时被发现与中国人群乳腺癌的发病风险相关。并且在经过了错误发现率(FDR)的校正之后,rs3757318, rs2046210, rs4973768和rs1926657四个位点仍然与乳腺癌发病风险相关。(3)：对单个位点分析发现的阳性位点与绝经状况的交互作用分析发现,rs3757318与绝经状况之间存在相乘交互作用(P=0.001)。(4)：在采用随机森林分析中,rs3757318, rs2046210和rs4973768被认为是乳腺癌最主要的三个危险因素,同时该三个位点被选为是在考虑了位点之间交互作用的最优疾病风险子集。接下来的多因子降维分析同样发现包含rs3757318, rs2046210和rs4973768的三阶交互作用模型最好的解释了位点之间的交互作用,其检验准确性(testing accuracy, TA)和交叉验证一致性(cross-validation consistency, CVC)分别为0.6183和10/10。随后我们对这三个位点的累积效应进行分析发现随着含风险等位基因个数的增加,个体患乳腺癌的风险也在增加,呈现出等位基因-剂量效应关系(Ptrend＝9.80×10-5),含有1个,2个,3个和4-6个危险等位基因的个体其患乳腺癌的风险是不携带风险等位基因个体的2-3倍,其对应的OR值分别为2.06(95%CI=1.40-3.01),2.37(95%CI=1.64-3.44),2.28(95%CI=1.48-3.52)和3.27(95%CI=1.96-5.48)。研究结论：(1):GWAS发现位点rs1926657,rs1219648,rs3757318,rs2046210,rs4973768和rs6556756与中国人群乳腺癌的发病风险相关,其中rs3757318是影响乳腺癌遗传易感性的最主要位点。(2)：rs3757318和绝经状况之间存在相乘交互作用。(3):rs3757318, rs2046210和rs4973768在乳腺癌的遗传易感性中发挥着非常重要的基因-基因交互作用,当然其潜在的生物学机制需要我们更多的研究去进行探讨。创新点：(1)：本研究首次研究了GWAS发现位点rs1926657,rs1978503, rs6556756以及rs2075555等位点与中国人群乳腺癌发病风险的关系(2)：本研究采用联合logistic回归模型,随机森林和多因子降维,多种统计分析方法综合评价GWAS发现位点之间的基因-基因交互作用研究背景：P53是最早发现的肿瘤抑制因子之一,也是目前研究的最多、最重要的一种转录因子。作为转录因子,p53主要通过与大量的靶基因上的特异性的DNA序列相结合,并调控靶基因的转录而决定细胞的生理功能。与p53相结合的DNA序列,称为p53反应元件(p53response element, p53-RE),p53与之结合的能力以及结合后对靶基因的转录调控能力是p53发挥肿瘤抑制功能的关键所在。因此,目前一致认为,位于p53靶基因反应元件上关键碱基功能性的遗传变异可能会影响p53与之的结合,从而影响p53对靶基因表达的调控,并最终导致不同的肿瘤遗传易感性。研究目的：(1)：第一部分首先分析p53结合位点rs4590952与中国人群乳腺癌遗传易感性关系。(2)：第二部分研究位于乳腺组织特异性的p53结合位点的遗传变异与中国人群乳腺癌遗传易感性的关系。研究方法：首先采用大样本病例-对照关联研究,探讨位于KITLG基因上的rs4590952与中国人群乳腺癌发病风险的关系。第二部分利用公共数据库或者已发表的文章数据,采用生物信息学的方法,提取在乳腺癌细胞系中进行的ChIP-seq数据,然后利用Mach软件筛选位于p53靶基因结合区域,可能影响p53结合而影响p53功能的多态位点。接下来采用两阶段大样本病例-对照关联研究,研究通过上述方法筛选出来的p53反应元件上的3个多态位点与乳腺癌遗传易感性的关系。采用TaqMan基因分型方法对该位点进行分型。分别采用χ2检验和t检验比较病例组和对照组人口学资料中的分类变量(如绝经状况,是否吸烟饮酒等)和连续性变量(如年龄等)。采用χ2拟合优度检验该位点的基因分型是否符合HWE平衡。采用非条件logistic回归模型分析该位点与乳腺癌发病风险的关系。研究结果：(1)：第一部分研究共纳入1241例乳腺癌患者和1259例健康女性对照。病例组和对照组年龄比较,差别无统计学意义(P=0.942)。同时,病例组和对照组在绝经状况以及吸烟饮酒等分布上也无差别,其P值分别为0.117,0.123和0.721。在乳腺癌病人中,有802(64.60%)例病人被诊断为ER阳性,439(35.40%)例病人被诊断为ER阴性。而对于PR,分别有712例病人和529例病人被诊断为PR阳性和PR阴性,分别占所有病人的57.40%和32.60%。在经过年龄、绝经状况和吸烟饮酒等因素校正后,与rs4590952-G等位基因比较,logistic回归分析没有发现rs4590952-A等位基因会增加中国人群乳腺癌的发病风险(OR=1.04,95％CI=0.73.1.46,P=0.839)。其他杂合子模型、突变纯和模型以及显性模型、隐性模型和加性模型均未发现该位点与乳腺癌的易感性相关。根据患者ER和PR的表达与否的分层分析发现,在ER+/PR+和ER-PR-乳腺癌亚型中仍然没有发现该位点与乳腺癌的阳性关联。(2)：第二部分第一阶段研究共纳入1274例乳腺癌病例和1255例健康女性对照。病例组和对照组年龄比较无统计学差异,P值等于0.318。同时病例组和对照组在绝经状况分布以及吸烟饮酒分布上也无差别,其对应的P值分别为0.539,0.258和0.131。在第二阶段中,共纳入753例病例和1199例对照,病例组和对照组在年龄和绝经状况分布上比较均无差异(P值分别为0.397和0.507)。第一阶段在三个位点中,位于VMP1基因上的rs1295925其基因型分布的差异在病例组和对照组中具有统计学意义。在经过年龄、绝经状况以及吸烟饮酒等因素的校正之后,携带rs1295925-CT和TT基因型的个体与携带rs1295925-CC基因型的个体相比,其患乳腺癌的风险增加了32%(OR=1.32,95%CI=1.07.1.62)和41%(OR=1.41.95%CI=1.13.1.78)。在其他等位基因模型、显性模型以及加性模型中也均发现了该位点与乳腺癌发病风险相关的阳性结果。且在进行了多重检验的FDR校正之后,rs1295925仍然与乳腺癌的发病风险相关。而另外两个位于BCAS1基因上的位点则没有发现它们与乳腺癌相关的证据。第二阶段对阳性位点rs1295925的进一步验证同样得到了该位点与乳腺癌易感性相关的结果。将两阶段进行合并,仍得到该位点与乳腺癌发病风险的阳性关联。第一阶段根据病人的ER和PR表达情况进行的分层分析发现,rs1295925与ER-PR-亚组发病风险的关联比ER+/PR+亚组强。在ER-PR-亚组中,携带rs1295925-CT和TT基因型患乳腺癌的风险是rs1295925-CC基因型的1.69倍和1.79倍。而在ER+/PR+亚组中,没有发现该位点与乳腺癌具有统计学意义的关联。研究结论：(1)：rs4590952这个位点与中国人群乳腺癌发病风险不相关,一方面可能KITLG基因在乳腺癌的发生过程中没有发挥我们预期的功能,；另一方面可能是该基因上的其他我们没有发现的位点与乳腺癌的发病风险相关。(2)：rs4590952这个位点对肿瘤的易感性可能存在组织差异。(3)：位于VMP1基因上的rs1295925可能是乳腺癌的发病危险因素创新点：(1)：本研究首次在中国人群中研究位于KITLG基因上rs4590952与乳腺癌发病风险的关系。(2)：将生物信息学和分子流行病学相结合,充分利用现有资源,研究p53结合区域上三个位点的突变与中国人群乳腺癌发病风险的关系。
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【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R737.9

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