本文選題：乳腺癌　切入點：全基因組關(guān)聯(lián)研究　出處：《華中科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：研究背景：乳腺癌是女性中最常見的一種惡性腫瘤,不管是在發(fā)達國家還是在發(fā)展中國家,乳腺癌均位于女性惡性腫瘤發(fā)病率的首位。大量的流行病學(xué)研究表明,乳腺癌是一種由環(huán)境因素與遺傳因素共同導(dǎo)致的高異質(zhì)性疾病。相同環(huán)境因素暴露情況下,個體患乳腺癌的風(fēng)險不盡相同,說明個體遺傳因素在決定乳腺癌的易感性方面發(fā)揮重要作用。目前,乳腺癌的全基因組關(guān)聯(lián)研究(Genome-wide association studies, GWAS),已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多與乳腺癌的遺傳易感性相關(guān)的單核苷酸多態(tài)位點(Single-nucleotide polymorphisms, SNPs)。但是大多數(shù)的GWAS都是在歐美人群中進行,而在中國人群中的數(shù)據(jù)相對較少,同時這些GWAS發(fā)現(xiàn)的位點之間的交互作用如何,我們還知之甚少。 研究目的：(1)：分析GWAS發(fā)現(xiàn)位點與中國人群乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系。(2)：分析關(guān)聯(lián)分析得到的風(fēng)險易感位點與絕經(jīng)狀況之間的環(huán)境-基因相乘交互作用。(3)：分析這些GWAS發(fā)現(xiàn)位點之間的基因-基因交互作用對乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的影響。 研究方法：本研究我們采用以醫(yī)院為基礎(chǔ)的病例-對照研究設(shè)計,利用多分析方法策略,采用包含隨機森林(random forest, RF),多因子降維(multifactor dimensionality reduction, MDR)和非條件logistic回歸(logistic regression, LR)的方法綜合評價GWAS發(fā)現(xiàn)的10個位點與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系,以及這些位點之間的高階交互作用。運用TaqMan基因分型技術(shù)對GWAS發(fā)現(xiàn)位點進行基因型檢測。分別采用χ2檢驗和t檢驗比較病例組和對照組人口學(xué)資料中的分類變量(如絕經(jīng)狀況)和連續(xù)性變量(如年齡等)。采用χ2擬合優(yōu)度檢驗該位點的基因分型是否符合HWE平衡。采用logistic回歸模型分析單個位點與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系,應(yīng)用Haploview4.2軟件分析位點之間的連鎖不平衡程度。 研究結(jié)果：(1)：本次研究共納入477例乳腺癌病例和534例健康女性對照。年齡及絕經(jīng)狀況分布在病例組與對照組中比較無統(tǒng)計學(xué)差別。病例組中,有271例病人被診斷為雌激素受體(Estrogen Receptor, ER)陽性,占所有病例的56.8%,168例為ER陰性(35.2%)；另外有241例(50.5%)患者被診斷為孕激素受體(Progesterone Receptor, PR)P日性,198例(41.5%)PR陰性,此外還有38例(8.0%)病人的ER和PR信息由于資料缺失而無法獲知。(2)：在此次病例-對照研究的10個GWAS發(fā)現(xiàn)位點中,有包含rs1219648, rs3757318, rs1926657, rs6656756, rs2046210和rs4973768在內(nèi)的6個位點在進行單位點分析時被發(fā)現(xiàn)與中國人群乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險相關(guān)。并且在經(jīng)過了錯誤發(fā)現(xiàn)率(FDR)的校正之后,rs3757318, rs2046210, rs4973768和rs1926657四個位點仍然與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險相關(guān)。(3)：對單個位點分析發(fā)現(xiàn)的陽性位點與絕經(jīng)狀況的交互作用分析發(fā)現(xiàn),rs3757318與絕經(jīng)狀況之間存在相乘交互作用(P=0.001)。(4)：在采用隨機森林分析中,rs3757318, rs2046210和rs4973768被認為是乳腺癌最主要的三個危險因素,同時該三個位點被選為是在考慮了位點之間交互作用的最優(yōu)疾病風(fēng)險子集。接下來的多因子降維分析同樣發(fā)現(xiàn)包含rs3757318, rs2046210和rs4973768的三階交互作用模型最好的解釋了位點之間的交互作用,其檢驗準(zhǔn)確性(testing accuracy, TA)和交叉驗證一致性(cross-validation consistency, CVC)分別為0.6183和10/10。隨后我們對這三個位點的累積效應(yīng)進行分析發(fā)現(xiàn)隨著含風(fēng)險等位基因個數(shù)的增加,個體患乳腺癌的風(fēng)險也在增加,呈現(xiàn)出等位基因-劑量效應(yīng)關(guān)系(Ptrend＝9.80×10-5),含有1個,2個,3個和4-6個危險等位基因的個體其患乳腺癌的風(fēng)險是不攜帶風(fēng)險等位基因個體的2-3倍,其對應(yīng)的OR值分別為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)。 研究結(jié)論：(1):GWAS發(fā)現(xiàn)位點rs1926657,rs1219648,rs3757318,rs2046210,rs4973768和rs6556756與中國人群乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險相關(guān),其中rs3757318是影響乳腺癌遺傳易感性的最主要位點。(2)：rs3757318和絕經(jīng)狀況之間存在相乘交互作用。(3):rs3757318, rs2046210和rs4973768在乳腺癌的遺傳易感性中發(fā)揮著非常重要的基因-基因交互作用,當(dāng)然其潛在的生物學(xué)機制需要我們更多的研究去進行探討。 創(chuàng)新點：(1)：本研究首次研究了GWAS發(fā)現(xiàn)位點rs1926657,rs1978503, rs6556756以及rs2075555等位點與中國人群乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系(2)：本研究采用聯(lián)合logistic回歸模型,隨機森林和多因子降維,多種統(tǒng)計分析方法綜合評價GWAS發(fā)現(xiàn)位點之間的基因-基因交互作用 研究背景：P53是最早發(fā)現(xiàn)的腫瘤抑制因子之一,也是目前研究的最多、最重要的一種轉(zhuǎn)錄因子。作為轉(zhuǎn)錄因子,p53主要通過與大量的靶基因上的特異性的DNA序列相結(jié)合,并調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄而決定細胞的生理功能。與p53相結(jié)合的DNA序列,稱為p53反應(yīng)元件(p53response element, p53-RE),p53與之結(jié)合的能力以及結(jié)合后對靶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控能力是p53發(fā)揮腫瘤抑制功能的關(guān)鍵所在。因此,目前一致認為,位于p53靶基因反應(yīng)元件上關(guān)鍵堿基功能性的遺傳變異可能會影響p53與之的結(jié)合,從而影響p53對靶基因表達的調(diào)控,并最終導(dǎo)致不同的腫瘤遺傳易感性。 研究目的：(1)：第一部分首先分析p53結(jié)合位點rs4590952與中國人群乳腺癌遺傳易感性關(guān)系。(2)：第二部分研究位于乳腺組織特異性的p53結(jié)合位點的遺傳變異與中國人群乳腺癌遺傳易感性的關(guān)系。 研究方法：首先采用大樣本病例-對照關(guān)聯(lián)研究,探討位于KITLG基因上的rs4590952與中國人群乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系。第二部分利用公共數(shù)據(jù)庫或者已發(fā)表的文章數(shù)據(jù),采用生物信息學(xué)的方法,提取在乳腺癌細胞系中進行的ChIP-seq數(shù)據(jù),然后利用Mach軟件篩選位于p53靶基因結(jié)合區(qū)域,可能影響p53結(jié)合而影響p53功能的多態(tài)位點。接下來采用兩階段大樣本病例-對照關(guān)聯(lián)研究,研究通過上述方法篩選出來的p53反應(yīng)元件上的3個多態(tài)位點與乳腺癌遺傳易感性的關(guān)系。采用TaqMan基因分型方法對該位點進行分型。分別采用χ2檢驗和t檢驗比較病例組和對照組人口學(xué)資料中的分類變量(如絕經(jīng)狀況,是否吸煙飲酒等)和連續(xù)性變量(如年齡等)。采用χ2擬合優(yōu)度檢驗該位點的基因分型是否符合HWE平衡。采用非條件logistic回歸模型分析該位點與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系。 研究結(jié)果：(1)：第一部分研究共納入1241例乳腺癌患者和1259例健康女性對照。病例組和對照組年齡比較,差別無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.942)。同時,病例組和對照組在絕經(jīng)狀況以及吸煙飲酒等分布上也無差別,其P值分別為0.117,0.123和0.721。在乳腺癌病人中,有802(64.60%)例病人被診斷為ER陽性,439(35.40%)例病人被診斷為ER陰性。而對于PR,分別有712例病人和529例病人被診斷為PR陽性和PR陰性,分別占所有病人的57.40%和32.60%。在經(jīng)過年齡、絕經(jīng)狀況和吸煙飲酒等因素校正后,與rs4590952-G等位基因比較,logistic回歸分析沒有發(fā)現(xiàn)rs4590952-A等位基因會增加中國人群乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險(OR=1.04,95％CI=0.73.1.46,P=0.839)。其他雜合子模型、突變純和模型以及顯性模型、隱性模型和加性模型均未發(fā)現(xiàn)該位點與乳腺癌的易感性相關(guān)。根據(jù)患者ER和PR的表達與否的分層分析發(fā)現(xiàn),在ER+/PR+和ER-PR-乳腺癌亞型中仍然沒有發(fā)現(xiàn)該位點與乳腺癌的陽性關(guān)聯(lián)。(2)：第二部分第一階段研究共納入1274例乳腺癌病例和1255例健康女性對照。病例組和對照組年齡比較無統(tǒng)計學(xué)差異,P值等于0.318。同時病例組和對照組在絕經(jīng)狀況分布以及吸煙飲酒分布上也無差別,其對應(yīng)的P值分別為0.539,0.258和0.131。在第二階段中,共納入753例病例和1199例對照,病例組和對照組在年齡和絕經(jīng)狀況分布上比較均無差異(P值分別為0.397和0.507)。第一階段在三個位點中,位于VMP1基因上的rs1295925其基因型分布的差異在病例組和對照組中具有統(tǒng)計學(xué)意義。在經(jīng)過年齡、絕經(jīng)狀況以及吸煙飲酒等因素的校正之后,攜帶rs1295925-CT和TT基因型的個體與攜帶rs1295925-CC基因型的個體相比,其患乳腺癌的風(fēng)險增加了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、顯性模型以及加性模型中也均發(fā)現(xiàn)了該位點與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險相關(guān)的陽性結(jié)果。且在進行了多重檢驗的FDR校正之后,rs1295925仍然與乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險相關(guān)。而另外兩個位于BCAS1基因上的位點則沒有發(fā)現(xiàn)它們與乳腺癌相關(guān)的證據(jù)。第二階段對陽性位點rs1295925的進一步驗證同樣得到了該位點與乳腺癌易感性相關(guān)的結(jié)果。將兩階段進行合并,仍得到該位點與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的陽性關(guān)聯(lián)。第一階段根據(jù)病人的ER和PR表達情況進行的分層分析發(fā)現(xiàn),rs1295925與ER-PR-亞組發(fā)病風(fēng)險的關(guān)聯(lián)比ER+/PR+亞組強。在ER-PR-亞組中,攜帶rs1295925-CT和TT基因型患乳腺癌的風(fēng)險是rs1295925-CC基因型的1.69倍和1.79倍。而在ER+/PR+亞組中,沒有發(fā)現(xiàn)該位點與乳腺癌具有統(tǒng)計學(xué)意義的關(guān)聯(lián)。 研究結(jié)論：(1)：rs4590952這個位點與中國人群乳腺癌發(fā)病風(fēng)險不相關(guān),一方面可能KITLG基因在乳腺癌的發(fā)生過程中沒有發(fā)揮我們預(yù)期的功能,；另一方面可能是該基因上的其他我們沒有發(fā)現(xiàn)的位點與乳腺癌的發(fā)病風(fēng)險相關(guān)。(2)：rs4590952這個位點對腫瘤的易感性可能存在組織差異。(3)：位于VMP1基因上的rs1295925可能是乳腺癌的發(fā)病危險因素 創(chuàng)新點：(1)：本研究首次在中國人群中研究位于KITLG基因上rs4590952與乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系。(2)：將生物信息學(xué)和分子流行病學(xué)相結(jié)合,充分利用現(xiàn)有資源,研究p53結(jié)合區(qū)域上三個位點的突變與中國人群乳腺癌發(fā)病風(fēng)險的關(guān)系。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R737.9

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