發(fā)布時間：2020-10-29 10:41

　　 背景:據(jù)全球癌癥數(shù)據(jù)庫(GLOBOCAN)統(tǒng)計,前列腺癌是全球男性最常見的惡性腫瘤之一,僅在2012年,確診前列腺癌的患者數(shù)目就超過110萬例,約占男性新發(fā)腫瘤病例的15%,其中死亡例數(shù)約307,000,占總男性癌癥死亡數(shù)的6.6%,給男性健康帶來了巨大損害。近年來,中國前列腺癌的發(fā)病率和死亡率也呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。然而,前列腺癌的確切發(fā)病機制尚不清楚。作為一個復雜的多因素疾病,前列腺癌的發(fā)病與環(huán)境和遺傳等因素緊密相關(guān),其中遺傳因素占據(jù)有重要地位。目前全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)作為最高效的手段,在探索復雜性疾病易感基因位點中,有重要作用。利用這一技術(shù),已經(jīng)找到大量的前列腺癌相關(guān)的風險基因位點,我們也在亞洲人群中首次發(fā)現(xiàn)兩個新的前列腺癌易感位點。然而,GWAS只是關(guān)注單個單核苷酸多態(tài)性(SNP)與疾病的相關(guān)性,但未充分考慮多個SNPs的聯(lián)合效應(yīng),以及整個基因在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用。其次,GWAS設(shè)置的嚴格的閾值標準(P10~(-8))也容易導致許多與前列腺癌相關(guān)的遺傳信息被忽略。另外,由于大部分GWAS發(fā)現(xiàn)的位點都處在內(nèi)含子區(qū)域,長期以來,科學界認為這些位點并不具有實際意義。為了解決這些問題,迫切需要從基因、信號通路和功能實驗層面進行全面研究。我們前期基于GEO數(shù)據(jù)庫的分析中發(fā)現(xiàn)與前列腺癌顯著相關(guān)的多個基因位點主要是位于RTK/ERK信號通路上,為進一步研究這一信號通路與前列腺癌的相關(guān)性,我們開展此次研究。目的:本研究擬基于中國前列腺癌協(xié)作組(ChinaPCa)全基因組數(shù)據(jù),通過探討RTK/ERK信號通路與前列腺癌發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移的關(guān)聯(lián)性,初步從SNP、基因、信號通路、人群自然選擇、遺傳分子實驗等多個方面闡明前列腺癌的發(fā)病機制,為信號通路與疾病的研究,以及前列腺癌的預測、診斷和治療提供一定的理論依據(jù)。第一部分RTK/ERK信號通路與前列腺癌發(fā)生的相關(guān)性研究方法:本研究部分在ChinaPCa的1417例前列腺癌和1008例正常對照樣本全基因組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,分別采用PLINK和adaptive rank-truncated product(ARTP)軟件從SNP、基因和通路水平探討RTK/ERK信號通路與前列腺癌的關(guān)聯(lián)。同時,結(jié)合多個國際公認的數(shù)據(jù)庫(如HapMap與Genevar等)的數(shù)據(jù),采用數(shù)量性狀基因座(eQTL)分析、物種進化的自然選擇分析等,進一步挖掘RTK/ERK信號通路中與前列腺癌發(fā)生相關(guān)的潛在關(guān)鍵基因位點。結(jié)果:在SNP水平分析上,共計發(fā)現(xiàn)317個與前列腺癌顯著相關(guān)的位點。同時,在基因和通路層面上,我們分析發(fā)現(xiàn)erb-b2受體酪氨酸激酶2(ERBB2)、蛋白質(zhì)酪氨酸激酶2(PTK2)、fms相關(guān)的酪氨酸激酶1(FLT1)、Raf-1原癌基因,絲氨酸/蘇氨酸激酶(RAF1)、桿狀病毒IAP重復包含2(BIRC2)、激酶插入嵌合受體(KDR)和細胞周期素(CCND1)與前列腺癌顯著相關(guān)。為了進一步證實所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵位點和基因的真實性,我們開展了自然選擇和eQTL分析,結(jié)果證明,4個基因(EGFR,ERBB2,PTK2和RAF1)與5個單核苷酸多態(tài)性位點(SNPs)(rs11238349,rs17172438,rs984654,rs11773818和rs17172432),尤其是rs17172432可能在前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中有著重要作用。以上結(jié)果表明在自然選擇下的RTK/ERK信號通路與前列腺癌密切相關(guān),其中處于正選擇的基因和位點可能是前列腺癌發(fā)生發(fā)展中的重要因素,這些結(jié)果將為前列腺癌的防治提供了一定的理論基礎(chǔ)。第二部分RTK/ERK信號通路與前列腺癌進展和轉(zhuǎn)移的相關(guān)性研究方法:本部分在第一部分發(fā)現(xiàn)RTK/ERK信號通路與前列腺癌發(fā)生有關(guān)的基礎(chǔ)上,進一步探討信號通路在前列腺癌進展和轉(zhuǎn)移中的作用�；诘谝徊糠諧hinaPCa的1417例前列腺癌數(shù)據(jù),獲得956例進展性和347例非進展性前列腺癌。同時使用SNPinfo工具(http://manticore.niehs.nih.gov/snpinfo/snptag.htm),挑選出RTK/ERK信號通路中的760個標簽位點(r~2≥0.8;最小等位基因頻率,MAF≥0.05;HapMap數(shù)據(jù)庫的CHB+JPT人群),在顯性模型、隱性模型和附加模型下進行SNP層面的關(guān)聯(lián)分析,并采用Cochran-Armitage趨勢分析和條件分析對關(guān)聯(lián)結(jié)果進行驗證。在前列腺癌細胞系LNCaP、PC3和DU145中,我們對分析發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基因位點功能,進行深入研究,在基因過表達和抑制后,觀察癌細胞增殖生長情況。此外,結(jié)合前列腺癌組織免疫組化,以及患者臨床信息,如患者總生存時間、生化復發(fā)時間、前列腺特異性抗原(PSA)水平、Gleason score(GS)和癌癥分期等,分別從蛋白和臨床水平上探討所發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基因位點在患者預后預測中的作用。結(jié)果:在SNP層面上,我們發(fā)現(xiàn)附加模型分析中32個位點,顯性模型分析中31個位點以及隱性模型分析中21個位點與進展性前列腺癌顯著相關(guān)(P0.05)。其中rs603781/PDGF-D在附加模型和顯性模型分析中P值最顯著(附加模型:P=1.132×10~(-3);顯性模型:P=9.800×10~(-4)),而隱性模型中,rs11247380/IGF1R的P值最有統(tǒng)計學差異(P=2.269×10~(-3))。然而,在結(jié)合Cochran-Armitage趨勢分析和條件分析的結(jié)果后,我們發(fā)現(xiàn)僅有RTK/ERK信號通路上的rs3217869/CCND2是在多個模型(附加模型:P=4.653×10~(-3),OR=1.511,95%CI=1.135-2.010;顯性模型:P=5.341×10~(-3),OR=6.907,95%CI=1.773-26.900;隱性模型:P=2.156×10~(-2),OR=1.435,95%CI=1.055-1.954)和統(tǒng)計分析(Cochran-Armitage趨勢檢驗:P=5.188×10~(-3)。條件分析:附加模型P=7.263×10~(-3);顯性模型P=8.938×10~(-3);隱性模型P=2.629×10~(-2))中仍與進展性前列腺癌顯著相關(guān)。這一結(jié)果也在1729例進展性前列腺癌和693例非進展性前列腺癌的芬蘭隊列中得到了驗證。此外,在mRNA層面上,我們發(fā)現(xiàn)rs3217869的A等位基因型與CCND2基因表達量下降顯著相關(guān)。同時,在18套臨床數(shù)據(jù)共計1095例前列腺癌組織樣本中,CCND2基因表達都明顯下調(diào)。這些結(jié)果提示CCND2可能是一個重要的抑癌基因。為了進一步驗證其功能,我們分別在LNCaP、PC3和DU145細胞系中進行了CCND2基因過表達和抑制實驗,與之前結(jié)果一致,我們發(fā)現(xiàn)CCND2基因低表達能夠促進前列腺癌細胞增殖,而其高表達則抑制癌細胞生長。同樣,在蛋白水平上,我們發(fā)現(xiàn),相較于非進展性前列腺癌而言,在部分進展性前列腺癌組織中CCND2蛋白的表達缺失。此外,我們對臨床數(shù)據(jù)分析也發(fā)現(xiàn),CCND2基因的低表達與較高的GS和PSA水平顯著相關(guān),并且能有效預測患者生化復發(fā)和總生存時間。本部分結(jié)果表明,RTK/ERK信號通路與進展性前列腺癌相關(guān),同時CCND2基因能有效預測前列腺癌的易感性和腫瘤轉(zhuǎn)移。結(jié)論:本研究基于大型的前列腺癌GWAS隊列數(shù)據(jù),論證了基于SNP、基因、信號通路和人群進化等分析的可行性,并發(fā)現(xiàn)RTK/ERK信號通路及其相關(guān)基因位點與前列腺癌的發(fā)生、進展和轉(zhuǎn)移都顯著相關(guān),其中CCND2基因在預測前列腺癌易感性和轉(zhuǎn)移中有著重要作用。
【學位單位】：廣西醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R737.25
【部分圖文】：

圖 1. 第一部分分析流程圖Figure 1. The analysis flow of the part I2.2 SNP 關(guān)聯(lián)分析和基因?qū)用嫔系?ARTP 分析RTK/ERK 信號通路作為癌癥發(fā)生發(fā)展中的一個重要通路，它的基因突變很容易誘導腫瘤的發(fā)生。在本次研究中，我們納入了在這條信號通路中所有的基因，共計 40 個：EGF, EGFR, PDGF, VEGF, MAP2K1, CCND1 等，幾乎落在每條染色體上。并從 ChinaPCa 的基因型數(shù)據(jù)中提取了這些基因的SNPs，約為 50,000 個。利用這些 SNPs，我們進行了系統(tǒng)性的相關(guān)分析，其中包括 SNP 層面和基于基因?qū)用娴耐废嚓P(guān)分析。分析主要運用的是

圖 1. 第二部分分析流程圖Figure 1. The analysis flow of the part II2.2 位點選擇基于 ChinaPCa，RTK/ERK 信號通路上 40 個基因包括 EGFR, PDGF,GRB2, MET 和 cyclin D 基因(CCND1, CCND2 和 CCND3)等。在進行關(guān)聯(lián)分析 之 前 ， 我 們 利 用 網(wǎng) 站 工 具 SNPinfo（http://manticore.niehs.nih.gov/snpinfo/snptag.htm）選出了 RTK/ERK 信號通路上每個基因的標簽位點（tag SNP）[9]。SNPinfo 是一個基于網(wǎng)頁的 SNP選擇工具，其中包括許多功能模塊，比如連鎖基因座中 GWAS 的 SNP 選擇、候選基因位點選擇、標簽位點選擇、SNP 功能預測等等 [9]。基于這個強大

s3217869 的基因型和前列腺癌組織樣本中 CCND2 表達的關(guān)聯(lián)性。值得注意的是，位基因與 CCND2 的 mRNA 表達下降有明顯關(guān)聯(lián)。CCND2 的表達是在 119 例前ina Expression BeadChip 所獲得的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù) [4, 12]。根據(jù) rs3217869 的基因型， 表達數(shù)據(jù)被分為 5 組（最小值，第一個四分位數(shù)，中位數(shù)，第三個中位數(shù)和最大性回歸模型和 Kruskal-Wallis H 檢驗計算 P 值。2. The association between rs3217869 genotype and CCND2 expression in prostate tisat the risk A allele of rs3217869 for aggressive prostate cancer was signifcantly assed mRNA expression of CCND2. The CCND2 mRNA levels were assessed by Illuminhipbased transcriptional profling in a collection of 119 human prostate tissue samples 2 mRNA expression data in prostate tumor tissues are displayed as the fve numberum, frst quartile, median, third quartile, and maximum) according to rs3217869 genwere examined by linear regression model and Kruskal-Wallis H test, respectively.
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相關(guān)博士學位論文 前1條

1 陳陽;基于中國前列腺癌協(xié)作組（ChinaPca）全基因組數(shù)據(jù)探究前列腺癌相關(guān)易感基因及機制[D];廣西醫(yī)科大學;2018年

本文編號：2860793