Extracto
Gene polimorfismos de nucleótido único (SNP) han sido ampliamente estudiados en asociación con el desarrollo y pronóstico de diversos tumores malignos. Sin embargo, el papel potencial de los polimorfismos genéticos de la madre del cáncer de células (CSC) genes marcadores con respecto al riesgo de cáncer no se ha examinado. Se realizó un estudio de casos y controles con un total de 1000 sujetos (pacientes con cáncer de pulmón 500 y 500 controles sin cáncer de la misma edad) desde el noreste de China. riesgo de cáncer de pulmón se analizó en un modelo de regresión logística en asociación con genotipos de cuatro pulmonares genes marcadores (CSC CD133, ALDH1,
Musashi-1 |, y EpCAM). Utilizando el análisis univariado, el
fue encontrado Musashi-1 | rs2522137 genotipo GG estar asociado con una mayor incidencia de cáncer de pulmón en comparación con el genotipo TT. No se observaron asociaciones significativas para las variantes de genes de CD133, ALDH1, o EpCAM. En el análisis multivariado,
Musashi-1 | rs2522137 seguía siendo significativamente asociado con el cáncer de pulmón cuando los factores ambientales y de estilo de vida se incorporaron en el modelo, incluyendo un menor IMC; antecedentes familiares de cáncer; diagnóstico previo de enfermedad pulmonar obstructiva crónica, neumonía o tuberculosis pulmonar; exposición ocupacional a pesticidas; la exposición ocupacional a la gasolina o combustible diesel; fumar más pesado; y la exposición a las emisiones de cocina pesados. El valor del área bajo la curva característica de receptor de funcionamiento (ROC) (AUC) fue de 0,7686. Para nuestro conocimiento, este es el primer informe que demuestra una relación entre un
Musashi-1 | genotipo y el riesgo de cáncer de pulmón. Además, el modelo de predicción en este estudio puede ser útil en la determinación de los individuos con alto riesgo de cáncer de pulmón
Visto:. Wang X, Hu J-F, Tan Y, Cui J, Wang G, Mrsny RJ, et al. (2014) Cáncer de Células Madre de marcador
Musashi-1 | rs2522137 genotipo se asocia con un mayor riesgo de cáncer de pulmón. PLoS ONE 9 (5): e95915. doi: 10.1371 /journal.pone.0095915
Editor: Olga Y. Gorlova, Escuela Geisel de Medicina de Dartmouth College, Estados Unidos de América
Recibido: Diciembre 22, 2013; Aceptado: April 1, 2014; Publicado: May 2, 2014
Derechos de Autor © 2014 Wang et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de becas de China (81071920, 81372835), Jilin Provincial de Ciencia y Tecnología Departamento de Grant (201201023), el Proyecto clínicos clave del Ministerio de Salud de la República Popular China de Grant (2001133), Institutos nacionales de la concesión de la Salud (1R43CA103553-01), California Institute of subvención Medicina Regenerativa (CIRM) (RT2-01942), Jilin Internacional beca de colaboración (20120720), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de la concesión de china (81272294), y la concesión del Proyecto clave del Ministerio de Educación chino 311015). 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 pulmón es una de las enfermedades más comúnmente diagnosticado y la principal causa de muerte por cáncer en el mundo [1]. El consumo de cigarrillos es considerado como un importante factor de riesgo para el cáncer de pulmón. Sin embargo, sólo el 10-15% de los fumadores desarrollan cáncer de pulmón, lo que sugiere que la variación individual en la susceptibilidad genética al cáncer de pulmón en la población general puede jugar un papel. células madre de cáncer (CSC) son una pequeña minoría de células en una población heterogénea tumor que impulsa el crecimiento del tumor y se han asociado con la resistencia a la quimioterapia y la radiación de terapias [2] - [4]. Se ha demostrado que células madre cancerosas pulmonares juegan un papel importante en la iniciación del tumor [5], [6]. CDC también comparten algunas similitudes con las células madre normales, incluyendo la auto-renovación y la diferenciación, además de su capacidad de conducción de tumor potente [7] - [10]. CSC se caracterizan por la expresión de marcadores moleculares particulares que juegan un papel importante en la promoción de células madre de auto-renovación y mantenimiento [11].
expresión aberrante de marcadores de CSC se asocia con el inicio y desarrollo de cáncer de pulmón, incluyendo grupo de diferenciación 133 (CD133), la proteína 1 de unión al ARN Musashi (
Musashi-1 |), aldehído deshidrogenasa 1 (ALDH1), epiteliales molécula de adhesión celular (EpCAM) virus de la leucemia murina de Moloney, B-específico de células 1 sitio de integración (Bmi-1), factor de unión Octarner 4 (OCT-4), y glicina deshidrogenasa (GLDC) [12] - [20]. CD133, describió inicialmente como un antígeno de superficie específico de las células madre hematopoyéticas humanas [21], [22], está ahora siendo utilizado como un marcador de aislamiento de células madre cancerosas de cáncer de pulmón [23].
Musashi-1 |, una proteína de unión al ARN, se expresa en diversas células madre epiteliales y juega un papel importante en la regulación del mantenimiento y la diferenciación de células madre /células precursoras [24] - [26].
Musashi-1
se sobre-expresa en varios tejidos tumorales, incluyendo el cáncer de pulmón [17], [27] gliomas, adenomas intestinales [28], [29] y hepatomas [30], lo que sugiere una correlación con oncogénico desarrollo. ALDH1 es ampliamente considerado como un marcador de superficie de células madre cancerosas en el cáncer de pulmón [31] - [33]. Las células madre similares a ALDH positivo de cáncer de pulmón tienen telómeros más largos que las células no-CSC [34]. EpCAM, una glicoproteína transmembrana de tipo I de ~ 40 kDa, se sobreexpresa en una variedad de tumores epiteliales, incluyendo el cáncer de pulmón [18] - [20]. EpCAM está implicada en la adhesión intercelular e interactúa con E-cadherina para inducir la adhesión celular [35]. La sobreexpresión de EpCAM se vincula directamente a la estimulación del ciclo celular y la proliferación por la regulación positiva de c-myc y ciclina A /E [36]. La inhibición de la EpCAM por ARN pequeño inhibidor disminuye la proliferación celular, la migración y la invasión [37]
conjunto, estas observaciones han correlacionado función aberrante de moléculas marcadoras CSC con características celulares de cáncer:. Hiperproliferación y comportamientos metastásicos. Mientras SNPs han sido ampliamente estudiados por su asociación con el riesgo y el pronóstico de los cánceres, se sabe poco sobre el papel potencial de SNPs en genes marcadores CSC con relación con el cáncer. En este estudio, hemos examinado la asociación de riesgo de cáncer de pulmón en una población china con los polimorfismos de los genes marcadores de CSC bien establecidos CD133, ALDH1,
Musashi-1
y EpCAM. Un modelo de pronóstico se construyó utilizando marcadores SNP CSC y los factores epidemiológicos; los resultados proporcionan un nuevo método para predecir los individuos con mayor riesgo de desarrollar cáncer de pulmón.
Métodos
Estudio de la población
Hemos llevado a cabo un estudio, de casos y controles de base hospitalaria que implica un total de 1000 sujetos de noreste de china (la ciudad de Changchun, provincia de Jilin). Todos los sujetos eran residentes locales de Han descenso, que consta de 500 pacientes con diagnóstico clínico de cáncer de pulmón y 500 controles sin cáncer. Los pacientes tenían cáncer de pulmón primario histológicamente confirmado, sin antecedentes de cáncer, no recibieron radioterapia, quimioterapia u otra terapia contra el cáncer. Los controles fueron seleccionados al azar individuos normales que recibieron exámenes físicos de rutina en el mismo hospital. Caso a juego se realizó en base a la edad, sexo y lugar de residencia. El estudio fue aprobado por el Comité de Ética de la Primer Hospital de la Universidad Médica de Jilin, y llevó a cabo de acuerdo con la Declaración de Principios de Helsinki. Todos los sujetos se les dieron su consentimiento informado por escrito.
Los criterios de diagnóstico y recogida de datos
Una entrevista estandarizada se llevó a cabo por entrevistadores entrenados en el hospital o en las casas de las personas que participan. La información relativa a datos sociodemográficos, historia médica, historia familiar, historia de vida, y el diagnóstico del cáncer se registró. información factor de riesgo y linfocitos de sangre periférica se recogieron en el momento del diagnóstico para pacientes con cáncer o el mismo día de la entrevista para los controles.
CSC gen marcador de selección polimorfismo
Se utilizó un enfoque de genes candidatos [ ,,,0],38] - [40] para seleccionar SNPs para este estudio. Se seleccionaron cuatro bien establecidos genes marcadores CSC (CD133, ALDH1,
Musashi-1
y EpCAM) en el diseño del estudio. La expresión de estas cuatro proteínas había sido reportado como un marcador para identificar células madre cancerosas de pulmón [41], [42]
Se utilizaron tres criterios predefinidos para la selección CSC SNP:. (A) menor frecuencia alelo (MAF) ≥5 % de la población HapMap CHB; sitio web (b) SNPinfo (http://snpinfo.niehs.nih.gov) para la selección de genes candidatos CSC SNP, y las publicaciones (c) muestra las correlaciones clínicas con el riesgo de cáncer /resultado o la repetición. Utilizando estos criterios, cinco candidatos SNPs CSC se eligieron en nuestro análisis del modelo: Rs2286455 en el gen CD133, y rs1342024 en el gen rs13959 ALDH1, rs2522137 en los
Musashi-1 | génica, y rs17036526 en el gen EpCAM ( Tabla 1). Con base en la información literatura, se excluyeron los polimorfismos previamente implicados en la EPOC o cáncer de pulmón. Además, no hemos seleccionado SNPs en genes que codifican proteínas implicadas en las vías de control del ciclo celular, la respuesta oxidante, la apoptosis y la inflamación de las vías respiratorias. Por último, evitamos SNPs se sabe que tienen efectos tanto funcionales en ensayos in vitro, o no son sinónimos ni en las regiones reguladoras.
Genotipado y control de calidad
ADN genómico se aisló de linfocitos de sangre periférica. MassArray (Sequenom, San Diego, CA) se utilizó para determinar el genotipo de los marcadores CSC utilizando alelo específico espectrometría de masas MALDI-TOF. Los cebadores y las reacciones múltiplex fueron diseñados utilizando el sitio web RealSNP.com. La concordancia entre las 3 muestras de ADN genómicas de control presentes en duplicado era 100%. De los SNPs con datos de genotipos, las tarifas de llamadas muestra fueron más del 95%.
El análisis estadístico
El equilibrio de Hardy-Weinberg (HWE) se puso a prueba por un mejor ajuste de chi-cuadrado (χ
2) prueba de que compararon las frecuencias esperadas de genotipo con frecuencias genotípicas observadas en los controles sin cáncer. El modelo también se utilizó para determinar la presencia de diferencias significativas en el genotipo y el alelo distribución, así como la frecuencia de SNP entre cáncer de pulmón diagnosticado clínicamente y los controles. Se utilizó un modelo de regresión logística para identificar factores de riesgo independientes para el cáncer de pulmón. El método de la razón de verosimilitud por pasos hacia adelante se empleó para las variables de pantalla de selección de modelo, donde el corte de las variables en el modelo fue de 0,05 y el valor de corte para las variables fuera del modelo fue de 0,10; Se seleccionó un modelo óptimo con el criterio mínimo de Información de Akaike. Todas las variables categóricas se establecen como variables ficticias, y la primera categoría de cada variable fue seleccionado como línea de base. La capacidad de clasificación del modelo se evaluó mediante el área bajo la curva de eficacia diagnóstica (ROC) (AUC), y el punto de funcionamiento óptimo (OPP) se le dio después. Todos los análisis se realizaron utilizando el software SPSS v19.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL, EE.UU.). Todos los valores de p fueron de dos caras, y los valores de p & lt; 0,05 se consideraron estadísticamente significativas
Resultados
Distribución del genotipo y sus características en poblaciones con cáncer y de control
Se reclutaron 500 casos de cáncer de pulmón y cáncer de controles libres 500 entre 2010 y 2012. la Tabla 2 muestra la distribución y frecuencia de factores de riesgo específicos del estudio entre los pacientes con cáncer y controles.
Asociación de CSC marcador SNPs de genes con el riesgo de cáncer de pulmón en el análisis univariado
en primer lugar, evaluaron el riesgo de cáncer de pulmón utilizando el análisis univariado. Entre CSC SNPs de genes marcadores seleccionados, el
Musashi-1 | rs2522137 genotipo GG tenía una tendencia a una mayor incidencia de cáncer de pulmón que el genotipo GG rs2522137 en tanto modelo recesivo (p = 0,004) y el modelo aditivo. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas para los SNPs en otros genes marcadores de CSC en dominante, recesivo, aditivo o multiplicativo (Tabla 3).
Asociación de SNPs con el riesgo de cáncer de pulmón en el análisis multivariante
A continuación, se evaluaron los factores de riesgo independientes de cáncer de pulmón utilizando análisis multivariante. Mediante la incorporación de parámetros ambientales y de estilo de vida, se encontró que en el modelo recesivo,
Musashi-1 | rs2522137 seguía siendo significativamente asociado con el cáncer de pulmón. Estos parámetros ambientales y de estilo de vida incluyen menor índice de masa corporal, antecedentes familiares de cáncer, diagnóstico previo de EPOC, neumonía o tuberculosis pulmonar, la exposición ocupacional a plaguicidas, la exposición ocupacional a la gasolina o el diesel, más se fuma, y la exposición a la más pesada de las emisiones de cocción (Tabla 4). Estos datos sugieren que el
Musashi-1 | rs2522137 genotipo GG es un factor importante de riesgo genético para el cáncer de pulmón.
ROC análisis
La capacidad de clasificación de la multivariante modelo se evaluó adicionalmente mediante el área bajo la curva ROC (AUC) y el punto de funcionamiento óptimo (OPP). La Figura 1 muestra la curva ROC derivados de nuestro modelo; AUC se calculó como 0,7686. Además, se obtuvo el OPP cuando el punto de corte se fijó en 0,47. Las tasas estimadas falsos positivos, las tasas de positivos verdaderos, y el índice de Youden se determinó que eran de 0,28, 0,72, y 0,44, respectivamente.
El AUC ROC fue 0,7686. La línea recta representa la curva ROC esperado por casualidad.
Correlación entre SNPs y el tipo de cáncer de pulmón
Por último, se buscó la correlación entre CSC SNPs y el tipo de cáncer de pulmón (de células escamosas , el adenocarcinoma de células pequeñas), junto con la edad de inicio y el género de cáncer de pulmón. No se observaron diferencias estadísticamente significativas entre estos SNPs CSC y la edad o el sexo en la aparición de cáncer de pulmón (Tablas 5). En el análisis de la patología-estratificado, sin embargo, rs2286455 SNP CD133 se correlacionó significativamente con el tipo de cáncer de pulmón (P = 0,048) (Tabla 6). No se observaron diferencias entre los SNPs restantes están estudiando con el tipo de cáncer de pulmón.
Discusión
polimorfismos de nucleótido único (SNPs) se han examinado ampliamente en prácticamente todos los tipos de cáncer en un esfuerzo para identificar genes de susceptibilidad al cáncer heredado y su interacción con factores ambientales. Las células madre del cáncer (CSC) juegan un papel importante en la iniciación del tumor, metástasis y recurrencia. Hemos examinado la posible correlación entre los SNPs presentes en células madre cancerosas y la probabilidad de cáncer de pulmón. Esto es particularmente importante ya que SNPs en CSC-Dirección genes podrían proporcionar un vínculo genético con cánceres que son particularmente difíciles de tratar. Mientras que las terapias típicas de cáncer pueden eliminar la mayor parte de la masa tumoral, una pequeña población de células madre cancerosas con el potencial para repoblar el tumor puede permanecer [5]. En general se acepta que los CAC se caracterizan por la expresión única de moléculas de superficie celular llamados CSC genes marcadores. marcadores CSC juegan un papel importante en el mantenimiento de auto-renovación y la resistencia a la activación de la vía de la apoptosis en estas células. En este estudio, se obtuvo información para apoyar la hipótesis de que el resultado clínico en pacientes con cáncer de pulmón puede ser influenciado por las variantes genéticas de los genes marcadores de CSC.
El impacto potencial de CSC polimorfismos del gen marcador en la susceptibilidad al cáncer de pulmón no ha sido explorado anteriormente. En este estudio se tomó la ventaja de un enfoque de genes candidatos basado en hipótesis, [38] - [40] para identificar los SNP potencialmente funcionales asociados con histológicamente validado el cáncer de pulmón. En contraste con la asociación de todo el genoma (GWA) y el locus de rasgos cuantitativos (QTL) enfoques, el enfoque de genes candidatos es económico y tiene bastante alto poder estadístico [38]. Nos centramos en los cuatro genes marcadores CSC que se han utilizado para aislar células madre cancerosas: CD133, ALDH1, EpCAM, y
Musashi-1 | [41], [42]. Utilizando el enfoque de genes candidatos, se seleccionaron un panel de SNPs en estos CSC loci de genes de los sitios web de SNP y la literatura revisada por pares. SNPs identificados a tener una alta frecuencia de los alelos se genotipo en 500 casos de cáncer de pulmón junto con 500 controles emparejados por edad. Nuestros resultados han identificado el
Musashi-1 | variante como un factor de riesgo independiente para el cáncer de pulmón. También es interesante observar que el
Musashi-1
rs2522137 genotipo se todavía asociado con el riesgo de cáncer de pulmón en un modelo de regresión multivariante que considera varios factores ambientales y de estilo de vida. En su conjunto, este estudio proporciona la primera evidencia para correlacionar el
Musashi-1 | rs2522137 SNP variante con cáncer de pulmón.
En la actualidad, se sabe muy poco sobre los mecanismos moleculares por los cuales detalladas
polimorfismos Musashi-1 | rs2522137 podrían contribuir al desarrollo del cáncer de pulmón.
Musashi-1
es una proteína de unión al ARN conservadas evolutivamente que tiene profundas implicaciones en los procesos celulares, tales como el mantenimiento de células madre, el desarrollo del sistema nervioso, y la tumorigénesis.
Musashi-1
es altamente expresado en muchos tipos de cáncer, mientras que en los tejidos normales, su expresión se limita sólo a las células madre. Ahora está claro que esta proteína de unión al ARN está involucrado en la división asimétrica de células y es necesario para el mantenimiento de la identidad de células madre [43] - [45]. Curiosamente,
Musashi-1 | transcrito de ARNm contiene una larga región 3 'no traducida 1.811 pb (3'-UTR). El 3'-UTR del mRNA transcripciones generalmente entierra el sitio diana para micro ARN regulador (miARN). SNPs en la 3'-UTR han demostrado tener efectos funcionales en el control de la estabilidad del ARNm y /o la eficiencia de traducción a través de la regulación de los genes miARN. La unión de miRNAs a la 3'-UTR puede desempeñar un papel importante en general en la expresión génica.
El 3'-UTR de madura
Musashi-1 | ARNm es potencialmente el objetivo de varios supresor de tumores miRNAs, incluyendo el miR-34a, -101, -128, -137 y -138 [46]. Además, el
Musashi-1 | mRNA 3'-UTR contiene varias secuencias Au- y U-ricos que están dirigidos por una proteína de unión al ARN evolutivamente conservados Hur [47]. Hur es un miembro de la Hu /ELAV (embriónica visión anormal letal) de la familia, que está altamente expresado en el tejido tumoral y mejora la tumorigénesis mediante la interacción con un subconjunto de mRNAs que codifican las proteínas en la regulación de la proliferación celular, la supervivencia celular, la angiogénesis, la invasión y metástasis [48], [49]. Utilizar el sitio SNPinfo (http://snpinfo.niehs.nih.gov/), se encontró que el
Musashi-1 | 3'-UTR también entierra sitios diana potenciales para miRNAs hsa-miR-1275, HSA -miR-1285, hsa-miR-483-5p, hsa-miR-486-3p, hsa-miR-612 y miR-HSA-625. Vale la pena señalar que
Musashi-1 | rs2522137 se encuentra dentro de estos miARN sitios de unión y Hur. Se necesitan más estudios para delimitar si las variantes rs2522137 pueden afectar a la unión de estos miRNAs reguladoras y proteínas Hur. Presumiblemente, el
Musashi-1 | rs2522137 variante GG puede interferir con la unión del factor de miRNAs y Hur, aumentando así la estabilidad de
Musashi-1 | ARNm. Si es verdad, este mecanismo podría servir de base para las variaciones genéticas
Musashi-1 | rs2522137 variante para mantener las células madre del cáncer de pulmón de auto-renovación.
SNPs represento hereditaria que se producen durante la vida útil de una individual. Es bien sabido que los factores de riesgo no genéticos, como la edad, antecedentes de enfermedad pulmonar, y la historia de fumar también son muy importantes y se pueden combinar para desarrollar modelos basados en el riesgo de cáncer. Robert et al [50], [51] han sugerido que los SNPs se deben combinar con otras variables de riesgo para identificar a las personas que son más susceptibles a desarrollar cáncer de pulmón. Del mismo modo, el modelo de riesgo Liverpool Proyecto de pulmón mejora su capacidad de predicción de cáncer de pulmón mediante la adición de un marcador SNP (rs663048) en el gen SEZ6L [52], [53]. En este estudio, hemos identificado una correlación entre el cáncer de pulmón y un SNP específico dentro de un gen marcador de CSC. Los factores ambientales y de estilo de vida incluidos en este análisis, como la exposición ocupacional a plaguicidas, la exposición ocupacional a la gasolina /diesel diagnóstico previo de tuberculosis pulmonar, y la emisión de cocción, proporcionan una correlación similar con respecto a un control de la población de la misma edad.
en resumen, este estudio reveló un aumento significativo del riesgo de cáncer de pulmón para el marcador CSC
Musashi-1 | rs2522137-GG en comparación con -TT y -TG SNPs en una población china. El AUC ROC de nuestro modelo fue 0,7686, lo que indica el potencial para identificar individuos de alto riesgo en la población china, centrándose en la información que se puede obtener fácilmente en el ámbito de la atención primaria. Por último, este tipo de cáncer de pulmón modelo de predicción de riesgo de discriminación entre individuos de alto y bajo riesgo. Se necesitan más estudios de cohortes más grandes de casos y controles no seleccionados para validar y alcance aún más estas observaciones iniciales.
Reconocimientos
Agradecemos a Li Deng para la asistencia técnica en la recogida de muestras y preparación, así como Lina Jin Hua Él y por su ayuda en los datos y el análisis estadístico.