Extracto
El cáncer de próstata es el cáncer más letal más frecuente y la segunda en hombres en los Estados Unidos. La inmunidad innata y la inflamación pueden aumentar el riesgo de cáncer de próstata. Para determinar el papel de la inmunidad innata y la inflamación en el cáncer de próstata avanzado, se investigó la asociación de 320 polimorfismos de nucleótido único, situado en 46 genes implicados en esta ruta, con el riesgo de la enfermedad utilizando 494 casos con enfermedad avanzada y 536 controles de Cleveland, Ohio. En conjunto, todo el itinerario se asoció con el riesgo de cáncer de próstata avanzado (P = 0,02). Dos sub-vías (moléculas intracelulares antivirales y reconocimiento de patrones extracelular) y cuatro genes en estas sub-vías (
TLR1
,
TLR6
,
OAS1
, y
OAS2
) se asociaron con la avanzada nominalmente el riesgo de cáncer de próstata y albergan varios SNPs nominalmente asociados con el riesgo de cáncer de próstata avanzado. Nuestros resultados sugieren que la inmunidad innata y la vía de la inflamación pueden desempeñar un papel modesto en la etiología del cáncer de próstata avanzado a través de múltiples efectos pequeños
Visto:. Kazma R, Mefford JA, Cheng I, Plummer SJ, Levin AM, Rybicki BA, et al. (2012) Asociación de la inmunidad innata y la inflamación Camino con el riesgo de cáncer de próstata avanzado. PLoS ONE 7 (12): e51680. doi: 10.1371 /journal.pone.0051680
Editor: Ludmila Prokunina-Olsson, Instituto Nacional del Cáncer, de los Institutos Nacionales de Salud, Estados Unidos de América
Recibido: 9 Agosto, 2012; Aceptado: 5 Noviembre 2012; Publicado: 14 Diciembre, 2012
Este es un artículo de acceso abierto, libre de todos los derechos de autor, y puede ser reproducido libremente, distribuir, transmitir, modificar, construir, o de otra forma utilizado por cualquier persona para cualquier propósito legal. El trabajo está disponible bajo la advocación de dominio público Creative Commons CC0
Financiación:. Este trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud [Grant números: R01CA88164, U01CA127298 y R25CA112355 a R. K.]. Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
el cáncer de próstata es el cáncer más letal más frecuente y la segunda en hombres en los Estados Unidos [1]. Hay una creciente evidencia de que la inmunidad innata y la inflamación pueden jugar un papel en la próstata y otros tipos de cáncer [2], [3], [4]. La inflamación crónica puede contribuir al cáncer de próstata a través de varios procesos biológicos: la mutagénesis causada por estrés oxidativo; la remodelación de la matriz extracelular; el reclutamiento de células inmunes, los fibroblastos y las células endoteliales; o la inducción de citoquinas y factores de crecimiento que contribuyen a un entorno proliferativa y angiogénica [2], [3], [5].
pruebas convincentes apoya un papel de los genes implicados en la inmunidad innata y la vía de la inflamación en la próstata el riesgo de cáncer. Varios genes que albergan los polimorfismos de nucleótido único (SNPs) asociados con el riesgo de cáncer de próstata han sido identificados, incluyendo: los receptores de reconocimiento de patrones
MSR1
,
TLR1
,
TLR4
,
TLR5
,
TLR6
, y
TLR10
[6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]; el gen antiviral
RNASEL
[9], [17], [18], [19], [20], [21]; las citoquinas
MIC1
,
IL8
,
TNFa
, y
IL1RN
[13], [22], [23], [24], [25], [26]; y el gen de pro-inflamatoria
de la COX-2
[27], [28], [29], [30]. Sin embargo, la mayoría de los estudios anteriores se han centrado en los SNP o genes individuales y se sabe muy poco sobre el impacto de la inmunidad innata y la inflamación vía general en el desarrollo de cáncer de próstata más avanzado.
Por otra parte, los casos avanzados de cáncer de próstata tienen una carga de salud pública más alta que los casos menos avanzados. Por lo tanto, la identificación de los componentes de la inmunidad innata y proceso inflamatorio que aumentan el riesgo de cáncer de próstata avanzado es de gran importancia.
Para determinar el papel de la inmunidad innata y la inflamación en cáncer de próstata avanzado, se investigó la asociación de 320 SNPs, ubicadas en 46 genes de la inmunidad innata y la inflamación, con la avanzada del riesgo de cáncer de próstata. Se realizó un enfoque exhaustivo para evaluar la asociación entre el riesgo de enfermedad y SNP-conjuntos agrupados de todo el itinerario, sub-vías, y cada gen, así como los SNPs.
Materiales y Métodos
Población de estudio
La muestra compuesta caso 494 hombres con diagnóstico reciente, histológicamente confirmado de cáncer de próstata, ya sea que tenga un grado de Gleason ≥7, a ≥ estadio clínico T2c, o un suero de próstata en suero del antígeno (PSA) al momento del diagnóstico & gt; 10 reclutados de las principales instituciones médicas en Cleveland, Ohio (Cleveland Clinic Foundation, hospitales universitarios de Cleveland, y sus filiales) [31]. La muestra de control compuesta frecuencia de 536 hombres de la misma a los casos por edad (dentro de los 5 años), la etnia y la institución médica, que se sometieron a exámenes anuales estándar en las grandes instituciones médicas en Cleveland, y que no tienen una historia previa de cáncer no cutáneo . El PSA se midió y se encontró elevada en dos controles. Otras investigaciones nos llevan a reclasificar como casos avanzados de cáncer de próstata, que nos deja con un total de 494 casos de cáncer de próstata avanzado y 536 controles que se utilizan aquí en nuestros análisis. La aprobación para este estudio se obtuvo de los Hospitales Universitarios de Cleveland Junta de Revisión Institucional y la Fundación Comité de Revisión Institucional de la Cleveland Clinic, y el consentimiento informado por escrito se obtuvo de todos los participantes del estudio. Más detalles acerca de esta población de estudio se han descrito anteriormente [27], [29], [32], [33], [34], [35], [36].
SNP selección, genotipificación y Calidad control de
Se seleccionaron para el estudio 46 genes candidatos que codifican para proteínas implicadas en la inmunidad innata y la inflamación, y se agrupan más estos en 6 sub-vías biológicas relevantes utilizando un propuesto anteriormente y publicado clasificación [37]. Estos sub-vías fueron: 1) la señalización de citoquinas (26 genes), 2) de señalización de eicosanoides (1 gen, es decir,
COX-2
), 3) el reconocimiento de patrones extracelular (8 genes), 4) moléculas antivirales intracelulares (4 genes), 5) 6) selenoproteínas (2 genes) nuclear kappa-cadena ligera o promotor de células activadas por B (NFkB) de señalización (5 genes), y. Los genes
SELS
y
Sep15
que codifica para selenoproteínas se incluyeron debido a su papel potencial en el control de la respuesta inflamatoria mediante la regulación de la producción de citoquinas [38].
Todo SNPs localizados dentro y 2 kb aguas arriba y 1 kb aguas abajo de la secuencia de los 46 genes candidatos se identificaron a través del Proyecto Internacional HapMap (www.hapmap.org) y Genoma Variación Server (SeattleSNPs) (http://gvs.gs. washington.edu/). A continuación, se seleccionaron marcado SNPs utilizando los criterios de prueba marcadores múltiples en el programa de software Tagger [39] para capturar todos los SNPs comunes (alelo menor frecuencia, MAF & gt; 0,05) con una r
2≥0.8 a través de cada gen candidato entre ascendencia europea poblaciones, forzando SNPs que son de sentido erróneo, no sinónimos y previamente asociado con el cáncer de próstata para ser incluidos. Sólo un SNP sin sentido se incluyó para los genes
TLR3
y
IL6R
.
El análisis de componentes Por otra parte, 39 ascendencia marcadores informativos (AIMS) [40] se genotipo y el principal era utilizado para estimar la ascendencia genética y dar cuenta de estratificación de la población [41]. El primer componente principal de este análisis distinguidos afroamericanos de los caucásicos y se usó como una estimación de la ascendencia genética.
El genotipado de los 330 SNPs se realizó en ADN extraído de muestras de sangre utilizando el Illumina 500G BeadStation junto con el GoldenGate ensayo o el ensayo Taqman de Applied Biosystems. Otros procedimientos de control de calidad se hicieron por separado para cada una de las dos plataformas y para cada uno de los dos grupos étnicos (afroamericanos y caucásicos). Diez SNPs que tenían una tasa de & lt; 0,90, llamada desviado de las proporciones esperadas de Hardy-Weinberg en ambos grupos étnicos (P & lt; 0,01), o ha tenido un MAF por debajo de 0,01 en ambos grupos étnicos fueron excluidos. Los individuos que tenían una tasa de & lt; 0,90 llamada también fueron excluidos. Después de que el procedimiento de control de calidad, los datos de la muestra de casos y controles utilizados para probar la asociación con el riesgo de cáncer de próstata avanzado incluyen 320 marcado SNPs (Tabla S1) y 39 objetivos.
Análisis estadístico
Para analizar el conjunto de los 320 SNPs en conjunto, o conjuntos de SNP agrupados por sub-vías o genes, se utilizó el montaje de prueba SNP asociación kernel-máquina (SKAT v0.62) [42]. Este método utiliza un modelo de núcleo-máquina de logística, la agregación de estadísticas de prueba puntuación individual de SNPs, y proporciona un valor de p global para el conjunto de variantes probado que tiene en cuenta el efecto conjunto de los SNPs en un hecho SNP-configurado y permite la incorporación de las covariables de ajuste: la edad, la institución, y de la ascendencia genética. Una de las ventajas de SKAT- frente a otras pruebas de la vía es que se encuentra de forma adaptativa los grados de libertad de la estadística de prueba con el fin de dar cuenta de LD entre SNPs genotipo. Suponiendo que cada uno de los coeficientes de asociación para los
p
SNPs en particular, un set-SNP (
β
Gp
) sigue una distribución arbitraria de forma independiente con media 0 y varianza
ψ
, poniendo a prueba la hipótesis nula,
β
Gm
= 0, es equivalente a la prueba
ψ
= 0 (
es decir
, una prueba de varianza-componente puntuación de hecho utilizando el modelo mixto correspondiente). Para una muestra de casos y controles con
n
personas muestreadas y
p
variantes genotipo, G es el
n
×
p
matriz de genotipos, y K = GG
T es un
n
×
n
matriz de núcleo lineal, que define la similitud genética entre todos los individuos de la
p
SNPs. La función que une cada elemento de la matriz K de los genotipos G es la función de kernel. Para probar la asociación entre la enfermedad y el SNP-set, la varianza componente puntuación estadística Q sigue a una mezcla de distributions.where chi-cuadrado, es la media estimada del vector de valores de estado de la enfermedad (y) bajo la hipótesis nula , obtenido mediante la regresión y sólo en las covariables de ajuste. Por tesis análisis, hemos utilizado el núcleo lineal (equivalente al ajuste de la regresión logística multivariante incondicional) y el método de Davies exactas para el cálculo de los valores de p. Por otra parte, la prueba de asociación de riesgo de cáncer de próstata avanzado con los 320 SNPs individual utilizando incondicional de regresión logística multivariante de ajustar por edad, la institución y la ascendencia genética. La odds ratio (OR), los intervalos de confianza del 95% (IC del 95%) y los valores de p se calcularon utilizando modelos tanto co-dominantes y log-aditivos.
Para el ajuste de la ascendencia genética en todos los análisis, se incluyeron la primer componente principal del análisis de componentes principales de los 39 pretende como covariable. Por otra parte, para identificar SNPs con potenciales efectos opuestos en afroamericanos y caucásicos, también todos los análisis se estratificó por grupo étnico informado. Nuestra estrategia de asociación evaluado el riesgo de enfermedad en múltiples niveles de agrupaciones SNP (juego conjunto, sub-vías, los genes y SNPs). Para dar cuenta de las múltiples pruebas que se realizan al tiempo que incorpora la correlación entre el genotipo SNP y codificación, se utilizó una permutación procedimiento para obtener la distribución empírica de las pruebas estadísticas bajo la hipótesis nula de no asociación con el conjunto de los SNP o SNP. Luego, para cada nivel de agrupaciones de SNP, se calculó una tasa de error de la familia sabia comparando el valor P de cada prueba para la distribución de los P-valores mínimos obtenidos a partir de 1000 datos permutados. P-valores reportados son de dos caras y los análisis se realizaron utilizando R v2.13.1 [43].
Resultados
Características de los sujetos de estudio
La muestra de casos y controles incluyeron 1.030 sujetos cuya edad promedio al momento del diagnóstico o el reclutamiento fue 65,87 (dE: 8,46) años, y se componen de 194 afroamericanos (18,8%) y 836 caucásicos (81,2%). Edad y origen étnico se distribuyeron de manera similar en los casos y controles (Tabla 1) cáncer de próstata avanzado.
La asociación con el riesgo de cáncer de próstata avanzado
En su conjunto, el conjunto de los 320 SNPs en el la inmunidad innata y la vía de la inflamación se asoció significativamente con el riesgo de cáncer de próstata avanzado (P = 0,02). De los 6 sub-vías analizados, las moléculas antivirales intracelulares y los extracelulares de reconocimiento de patrones sub-vías se asociaron nominalmente con avanzado el riesgo de cáncer de próstata (P = 0,02 para ambos) pero no asociados después de la corrección de múltiples ensayos (P = 0,12 y P = 0,11, respectivamente)
Curiosamente, 4 genes en estos 2 sub-vías fueron también nominalmente asociados con el riesgo de cáncer de próstata:.
TLR1
y
TLR6
en el reconocimiento de patrones extracelular sub-vía (P = 0,002 y P = 0,04, respectivamente), y
OAS1
y
OAS2
en el moléculas antivirales intracelulares sub-vía (P = 0,015 y P = 0,019, respectivamente) . Además,
IFNGR1 Hoteles en la señalización de sub-vía y citoquinas
de la COX-2
, que es el único miembro de la señalización vía sub-representados en nuestro conjunto de datos de eicosanoides, tenían P- nominal valores de 0.006.and 0.044, respectivamente (Tabla 2). Sin embargo, ninguna de estas asociaciones son robustos a la corrección de múltiples ensayos (P = 0,10 para la asociación con
TLR1
).
Los resultados de los análisis del individuo SNP apoyó las conclusiones obtenidas con los conjuntos sub-vía y genes. De hecho, la mayoría de los SNPs que tiene una asociación nominal valor de p inferior a 0,01, pertenecen a
TLR1
,
TLR6
,
OAS1
,
OAS2
o
de la COX-2 gratis (Tabla 3). Por otra parte, muchos de los otros SNPs en estos genes tienen un valor de p entre 0,01 y 0,05 (Tabla S2). Curiosamente, para todos estos SNPs, los resultados indican un efecto protector del alelo menor con aditivos RUP entre 0,73 y 0,77. Pero, de nuevo, al corregir las múltiples pruebas, éstas ya no eran significativas (P = 0,42 para la asociación más significativa).
La estratificación en el origen étnico muestra que la mayoría de los SNPs asociados con la vía, sub- vías, y SNPs en toda la muestra también se detectan en la raza blanca, que representa más del 80% de la muestra, pero no en los afroamericanos (Tablas 2, 3 y el cuadro S2).
Discusión
en este análisis integrador de la asociación de riesgo del cáncer de próstata avanzado con genes candidatos implicados en la inmunidad innata y la inflamación, se estudiaron 320 SNPs y sus efectos conjuntos a través de los genes y las vías secundarias. Tomado como un todo, de la vía general de la inmunidad y la inflamación innata parece estar implicado en el cáncer de próstata avanzado, pero los elementos individuales de esta asociación no están claros. De hecho, el conjunto de los 320 SNPs se asoció significativamente con el riesgo de cáncer de próstata avanzado. Sin embargo, ninguna de las otras asociaciones evaluados con sub-vías, genes, o SNPs fueron significativas, al corregir las múltiples pruebas al hacer estimaciones basadas permutación de la tasa de error de la familia sabia.
Sin embargo, nuestros resultados sugieren que el reconocimiento extracelular modelo, las moléculas antivirales intracelulares, y la señalización de eicosanoides (es decir,
COX-2
) podrían ser componentes que desempeñan un papel potencial en avanzado el riesgo de cáncer de próstata. Dentro de esos sub-vías, 5 genes (
TLR1
,
TLR6
,
OAS1
,
OAS2
, y
de la COX-2
) se asociaron con la avanzada nominalmente el riesgo de cáncer de próstata. Por otra parte, estos genes albergan varios SNPs nominalmente asociados con el riesgo de cáncer de próstata avanzado.
TLR1 Opiniones y
TLR6 Buscar miembros codificación de la familia de receptores Toll-like. Su papel es el de reconocer patrones moleculares asociados a patógenos infecciosos. Ambos están muy conservadas de
Drosophila
a los seres humanos y comparten similitudes estructurales y funcionales. Por otra parte, TLR1 y TLR6 también comparten la capacidad de formar un heterodímero con TLR2 reconocer peptidoglicano y lipoproteínas en patógenos. TLR1 está especializada en el reconocimiento de las bacterias gram-positivas. Varios estudios han informado de la asociación de cáncer de próstata con los miembros de la familia Toll-like receptor [6], [12], [16]. En particular Sun et al. [12] observaron múltiples SNP en desequilibrio fuerte vinculación situado en
TLR1
,
TLR6
, y
TLR10 servicios asociados con el cáncer de próstata. En nuestra base de datos, se observó la misma asociación con rs5743551on
TLR1 Opiniones y rs5743795 en
TLR6
.
OAS1
y
OAS2
codificar para dos enzimas de la familia 2-5A sintetasa, que participan en la respuesta inmune innata a infecciones virales. Estas moléculas son inducidas por interferones y activan la RNasa L (producto de
RNASEL
) que degrada el ARN viral y inhibe la replicación. Recientemente, Molinaro et al. [44] mostró que las fracciones de ARN de líneas celulares de cáncer de próstata son capaces de unirse y activar las moléculas de la OEA, mientras que las fracciones de ARN de las células epiteliales normales de la próstata puede no. También las enfermedades, infecciones virales, de transmisión sexual [45], [46], [47], [48], [49], [50], y las infecciones con
Propionibacterium acnes
, una bacteria gram positiva, [ ,,,0],51], [52] han sido sugeridos como factores desencadenantes en el cáncer de próstata. Estos agentes infecciosos pueden ser borrados después de la infección aguda. No obstante, estos agentes podrían posiblemente inducir la carcinogénesis a través de la activación de una respuesta inflamatoria crónica [53]. Sólo un estudio de la asociación entre el cáncer de próstata y
OAS1
se llevó a cabo en un tamaño más pequeño de la muestra y 3 SNP diferente de nuestra selección donde se encontró una asociación con rs2660 [54].
COX-2
codifica para la enzima ciclooxigenasa-2 (COX-2). COX-2 convierte el ácido araquidónico en prostaglandina H2, que es un precursor para otras moléculas inflamatorias específicas de tejido (prostanoides). COX-2 se encontró que se sobreexpresa en el tejido de cáncer de próstata en comparación con el tejido prostático normal circundante [55], [56], [57]. La asociación de variantes genéticas con el riesgo de cáncer de próstata también se ha descrito en estudios previos, incluyendo en el mismo conjunto de datos [27], [28], [29], [30], [58]. Sin embargo, los informes sobre la asociación entre elevada expresión de la COX-2 en tejidos de cáncer de próstata y de alta puntuación de Gleason y la recurrencia de la enfermedad resultados se han mezclado [59], [60], [61].
Nuestros resultados son concordante con los reportados por Zheng et al. [62] que estudió 9.275 1.086 SNPs en los genes de inflamación utilizando 200 casos familiares y 200 controles de origen sueco. Observaron un enriquecimiento significativo en el número de asociaciones observadas nominales, lo que sugiere el papel de múltiples genes con efectos modestos. Sin embargo, mediante el uso de la SKAT, nuestro estudio es el primer análisis de SNP conjuntos agrupados de los genes y las vías secundarias dentro de la vía de la inmunidad innata y la inflamación.
Ninguno de los SNPs o genes incluidos en nuestro estudio fue reportado en cualquiera de los estudios de asociación de genoma completo del cáncer de próstata incluyen en el catálogo de estudios de asociación de genoma completo [63].
Sin embargo, nuestro estudio tiene varias limitaciones. En primer lugar, el tamaño limitado de la muestra, y el poder de este modo limitado, podrían explicar por qué la asociación con todo el conjunto de genes es significativa, mientras que ninguna de las asociaciones con las sub-vías, genes, o SNPs son significativas después de la corrección de múltiples ensayos. Con esta muestra, el mínimo (o máximo para protección) odds ratio detectable con una potencia de 80% varía entre 1,5 (o 0,67) y 2,19 (o 0,46) cuando el MAF varía entre 0,5 y 0,05. Por otra parte, el tamaño limitado de la muestra no permite evaluar los posibles efectos heterogéneos de variantes según su origen étnico u otras covariables. En segundo lugar, aunque una selección más rigurosa de los casos sería mejor describir el papel de la vía de inmunidad innata y la inflamación en el cáncer de próstata avanzado, sería disminuir el tamaño de la muestra -y en consecuencia, la Power- drásticamente. En tercer lugar, nuestra selección de SNPs no puede excluir la posibilidad de que las variantes funcionales raras en estos genes candidatos para desempeñar un papel en el riesgo de cáncer de próstata avanzado. En tercer lugar, aunque el método SKAT- ofrece un marco ideal para probar la asociación con conjuntos de SNPs potencialmente correlacionados, no mide el aumento del riesgo asociado con las variantes en el conjunto de SNPs.
En conclusión, este estudio Impulsa la investigación en genética del cáncer de próstata mediante el estudio de los SNP en una ruta candidata a múltiples niveles de información: la vía entera, sub-vías, los genes y SNPs. Nuestros resultados sugieren que, aunque puede que no sea central en la etiología del cáncer de próstata avanzado, la vía de la inmunidad innata y la inflamación podría desempeñar un papel en el cáncer de próstata a través de diferentes variantes genéticas.
Apoyo a la Información sobre Table S1.
Descripción de los 320 polimorfismos de nucleótido único analizados. A1: Menor (más raro) alelo; A2: Otros (frecuente) alelo; A1A1: Más raro genotipo homocigótico; A1A2: genotipo heterocigoto; A2A2: genotipo homocigótico frecuente; MAF: alelo menor frecuencia; P
Hardy-Weinberg:. Hardy-Weinberg prueba de adecuación de proporción (prueba de chi-cuadrado)
doi: 10.1371 /journal.pone.0051680.s001 gratis (XLSX)
Tabla S2.
Asociación de todos los SNPs analizados con avanzado el riesgo de cáncer de próstata. Los próximos 3 hojas de Excel contienen los resultados de los análisis para la muestra completa (general) y estratificado por grupos étnicos: afroamericanos y caucásicos. OR: Odds Ratio; IC del 95%: intervalo de confianza del 95%; Valor P: valor de p de la prueba de Wald de la asociación de los genotipos homocigotos o heterocigotos raros en comparación con el genotipo homocigoto común o P-valor de la prueba de tendencia alélica
doi:. 10.1371 /journal.pone.0051680.s002 gratis (XLSX)