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PLOS ONE: Las variantes genéticas comunes en los genes Wnt vía de señalización como potenciales biomarcadores de pronóstico para colorrectal Cancer

2016/2/22


Extracto

Existen pruebas convincentes ha implicado la vía de señalización Wnt en la patogénesis del cáncer colorrectal. Se evaluó el uso de polimorfismos de un solo nucleótido etiqueta (tSNPs) en
poliposis adenomatosa coli gratis (
APC
) /
β-catenina gratis (
CTNNB1
) genes para predecir los resultados en pacientes con cáncer colorrectal. Seleccionamos y genotipo 10 tSNP para predecir las variantes comunes en toda
APC
y
CTNNB1
genes en 282 pacientes con cáncer colorrectal. Las asociaciones de estos tSNPs con la supervivencia libre de metástasis a distancia y la supervivencia global fueron evaluados mediante análisis de Kaplan-Meier, el modelo de regresión de Cox, y el análisis del árbol de supervivencia. La tasa de supervivencia global a los 5 años fue del 68,3%. Análisis de supervivencia de árboles identificó un perfil de interacción genética de orden superior que consiste en el
APC
rs565453,
CTNNB1
2.293.303, y
APC
rs1816769 que se asoció significativamente con la supervivencia global. Las tasas de supervivencia general a 5 años fueron del 89,2%, 66,1% y 58,8% para el de baja, media, y los perfiles genéticos de alto riesgo, respectivamente (log-rank
P
= 0,001). Después de ajustar por factores de confusión posibles, incluyendo la edad, el género, los niveles de antígeno carcinoembrionario, diferenciación tumoral, el estadio, la invasión linfovascular, invasión perineural y la afectación de los ganglios linfáticos, el perfil de interacción genética se mantuvo significativa. Ninguno de los SNPs estudiados se asociaron de forma individual con la supervivencia libre de metástasis a distancia y la supervivencia global. Nuestros resultados sugieren que el perfil de interacción genética entre los SNPs vía Wnt podría aumentar potencialmente el valor pronóstico en la predicción de resultados para el cáncer colorrectal

Visto:. Ting WC, Chen LM, Pao JB, Yang YP, Usted BJ, Chang TY , et al. (2013) Las variantes genéticas comunes en los genes Wnt vía de señalización como potenciales biomarcadores de pronóstico para el cáncer colorrectal. PLoS ONE 8 (2): e56196. doi: 10.1371 /journal.pone.0056196

Editor: Masaru Katoh, Centro Nacional del Cáncer, Japón

Recibido: 30 Agosto, 2012; Aceptó 7 de enero de 2013; Publicado: 6 Febrero 2013

Derechos de Autor © 2013 Ting 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 el Consejo Nacional de Ciencia, Taiwán (número de concesión: subvenciones NSC-98-2320-B-039-019-MY3 y NSC-100-2314-B-039-009-MY3), y la Universidad médica de china (número de concesión : CMU98-N1-21 y CMU98-C-12). 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 colorrectal es una enfermedad común en todo el mundo, y también es el cáncer más común en Taiwán. Las tasas de supervivencia a 5 años es de aproximadamente el 90% de los pacientes con cáncer colorrectal en estadio temprano, pero disminuyendo a menos del 10% en pacientes con metástasis a distancia [1]. Para identificar a los pacientes en alto riesgo, hay una necesidad de encontrar nuevos biomarcadores para mejorar la predicción de los resultados clínicos en el cáncer colorrectal.

Las mutaciones en Wnt poliposis coli /adenomatosa (APC) /β-catenina (CTNNB1) de señalización miembros de la vía se han encontrado en muchos carcinomas colorrectales [2]. ligandos Wnt se unen a los receptores transmembrana Frizzled y sus co-receptores, lo que lleva a la fosforilación y el secuestro del complejo compuesto de APC, la caseína quinasa 1, glucógeno sintasa quinasa 3, y axina. La estabilización resultante de CTNNB1 intracelular facilita su translocación al núcleo, donde interacciona con factores de transcripción del factor de unión potenciador del factor de células T /linfoide, la activación de los objetivos que controlan el crecimiento y la diferenciación celular. Por lo tanto, la interacción con CTNNB1 se ha considerado que es esencial para la actividad supresora de tumores de APC [3]. Además, CTNNB1 es una proteína de señalización multifuncional, que también se une a la E-cadherina, que une la E-cadherina a los filamentos de actina y la promoción de la adhesión celular y la diferenciación [4].

A la luz de la función crítica de la Wnt /APC /CTNNB1 vía de señalización en el mantenimiento de la función celular colorrectal adecuada, es posible que las variantes genéticas en esta vía pueden afectar la progresión del cáncer colorrectal. Sin embargo, no ha habido estudios que abordan la relación de variantes genéticas comunes en Wnt /APC /CTNNB1 vía de los genes a los resultados clínicos de cáncer colorrectal. Por lo tanto, se aplicó un enfoque integral para evaluar sistemáticamente los polimorfismos de la etiqueta de un solo nucleótido (tSNPs) en dos genes clave en la vía Wnt,
APC
y
CTNNB1
, como predictores de pronóstico del cáncer colorrectal .

pacientes y métodos

el reclutamiento de pacientes y recogida de datos

Esta cohorte se generó a partir del banco de tejidos del tumor en el hospital de la Universidad médica de china, Taiwán. Todos los pacientes atendidos en el Hospital de la Universidad Médica de China, Taiwán con un diagnóstico de los cánceres fueron invitados a participar. Doscientos ochenta y dos pacientes con confirmación histopatológica se identificaron cáncer colorrectal entre 2001 y 2007; habían dado su consentimiento para proporcionar la información y los tejidos; y se habían sometido a la extracción de sangre para fines de investigación. Los datos clínicos y los resultados se obtuvieron de las historias clínicas de los pacientes y los informes patológicos. Entre los pacientes que recibieron cirugía curativa (estadios I-III, n = 233), la supervivencia libre de metástasis a distancia se define como el tiempo desde la cirugía hasta la fecha de metástasis a distancia o cuando censurados en la fecha más reciente. La supervivencia global se define como el tiempo desde el diagnóstico (n = 282) a la fecha de la muerte por cualquier causa o cuando censurados en la fecha límite si los pacientes seguían con vida. Los datos de supervivencia se actualizaron por última vez en 2010. Este estudio fue aprobado por el Consejo del Hospital de la Universidad Médica de China de Revisión Institucional y el consentimiento informado por escrito se obtuvo de todos los pacientes.

Selección de SNP y Genotipado

SNP selección se ha descrito anteriormente [5]. En pocas palabras, se determinó la estructura genética de
APC
y
CTNNB1 fotos: por el uso de datos de genotipo a disposición del público desde el consorcio HapMap [6]. De acuerdo con HapMap CHB (Han de China en Beijing, China) los datos de población, un total de 78 SNPs y 36 SNPs con una frecuencia menor alelo (MAF) & gt; 0,10 abarcó 20 kb de los 5 'aguas arriba y 10 kb de 3' aguas abajo de
APC
y
CTNNB1
genes, respectivamente (cromosomas 5:112081483- 112219834 para
APC
, el cromosoma 3:41196016- 41266938
CTNNB1
) . Usando el algoritmo Tagger [7] implementado en el programa HaploView [8] y densos datos de genotipos de la población HapMap CHB, se identificaron 7 y 5 tSNPs desequilibrio de ligamiento para capturar las variaciones genéticas no medidos con
r

2 mayor que 0,8 en
APC
y
CTNNB1
, respectivamente.

se extrajo ADN genómico a partir de sangre periférica utilizando el QIAamp DNA Blood Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA, EE.UU. ) y almacenados a -80 ° C hasta el momento del estudio. La genotipificación se realizó como se describió anteriormente [9] utilizando Sequenom IPLEX matriz asistida por láser de desorción /ionización-tiempo de vuelo (MALDI-TOF) tecnología de espectrometría de masas en el Centro Nacional para el Genoma Medicina, Academia Sinica, Taiwán. La tasa media de las llamadas genotipo para estos SNPs fue del 98,9%. Cualquier SNP que no se ajustan a Hardy-Weinberg (
P Hotel & lt; 0,001) fue removido (n = 2). Por lo tanto, se incluyeron un total de 10 tSNPs para otros análisis estadísticos.

Análisis estadístico

características clínico-patológicas de los pacientes se resume como número y porcentaje de pacientes o mediana y rango intercuartil (IQR) de valores. La edad fue dicotomizada en el valor mediano dentro de la cohorte. El antígeno carcinoembrionario (CEA) nivel se dicotomizó a 5 g /L debido a su correlación con una fase cada vez mayor de que el cáncer de colon [10]. Las asociaciones de 10 SNPs individuales y las características clínicas con metástasis distante libre y la supervivencia global fueron evaluados mediante el análisis de Kaplan-Meier con la prueba de log-rank. orden superior interacciones SNP-SNP se evaluó mediante el análisis de árboles de supervivencia por el software STREE (http://c2s2.yale.edu/software/stree/), que utiliza la partición reiterada para identificar subgrupos de individuos con un riesgo similar de muerte [11]. La estructura de árbol comienza con la raíz que incluye toda la población de estudio, y utiliza la estadística de log-rank para seleccionar división óptima que clasifica a los pacientes en grupos de bajo y alto riesgo. El procedimiento recursivo continúa produciendo grupos posteriores que son más homogéneo que el grupo original. El modelo final es una estructura de árbol con muchas divisiones binarias, y cada terminal representa un subgrupo de pacientes con diferentes riesgos de muerte basados ​​en combinaciones de genotipo distintas. A continuación se utilizó el análisis de Kaplan-Meier con la prueba de log-rank para estimar las supervivencias entre cada uno de los subgrupos de terminales. Los análisis multivariados para determinar la interdependencia de los genotipos y otros factores pronósticos conocidos, tales como la edad al momento del diagnóstico, el sexo, los niveles de CEA, diferenciación tumoral, el estadio, la invasión linfovascular, invasión perineural y la afectación de los ganglios linfáticos, se llevaron a cabo utilizando Cox modelo de regresión de riesgos proporcionales . Paquete Estadístico para las Ciencias Sociales versión de software 19.0.0 (IBM, Armonk, Nueva York) fue usado para otros análisis estadísticos. Un
P
dos caras valor de & lt; 0,05 se consideró estadísticamente significativa

Resultados

Los datos demográficos de los pacientes con cáncer colorrectal se presentan en la Tabla 1. Durante la mediana. seguimiento de 54,5 meses, 30 pacientes desarrollaron metástasis a distancia y la tasa de supervivencia libre de metástasis a distancia 2 años fue del 87,1%. Noventa y dos pacientes murieron después de una mediana de seguimiento de 50,0 meses y la tasa de supervivencia global a los 5 años fue del 68,3%. Las variables clínicas asociadas significativamente con la supervivencia libre de metástasis distantes y en general incluyen la diferenciación tumoral, el estadio, la invasión linfovascular y compromiso de los ganglios linfáticos. La edad se asocia únicamente con la supervivencia libre de metástasis distantes, y el género, los niveles de CEA, y la invasión perineural solamente se asociaron con la supervivencia global.

Un total de 10 tSNPs dentro de
APC Opiniones y
CTNNB1
fueron analizados. Se evaluó la asociación de cada uno de los SNP con el estado de la supervivencia en modelos dominantes, recesivos y aditivos utilizando el log-rank test (Tabla S1). No se observó ninguna asociación notable de tSNPs en los genes vía Wnt con la supervivencia libre de metástasis, la supervivencia global, y las características clínicas que figuran en la Tabla 1 (datos no mostrados). Por lo tanto, hemos explorado aún más las interacciones de orden más altos SNP-SNP para evaluar si las interacciones entre estos tSNPs pudieron determinar los resultados clínicos. Análisis del árbol de la supervivencia identificado interacciones genéticas de orden superior entre los
APC
rs565453,
CTNNB1
2.293.303, y
APC
rs1816769, y la estructura de árbol final identificado cuatro subgrupos de terminales con baja, mediano y alto riesgo de muerte de acuerdo con el análisis de Kaplan-Meier (Figura 1A). Desde los subgrupos 1 y 6 tenían muy pocos casos (16 y 33 pacientes, respectivamente) y tenía riesgos similares, que las ha combinado como el grupo de bajo riesgo. El perfil genético grupo de bajo riesgo tuvo una tasa de supervivencia global a los 5 años del 89,2%. En comparación, el grupo de riesgo medio tenía una tasa de supervivencia global a los 5 años del 66,1% y la tasa de riesgo (HR) fue intervalo de 3,25 [95% de confianza (IC): 1,40 a 7,54,
P = 0,006
, la Figura 1B y en la Tabla 2]. El grupo de alto riesgo tuvo una tasa de supervivencia global a los 5 años del 58,8% y del AR fue de 4,39 (IC del 95%: 1,82 a 10,6,
P
= 0,001). Sin embargo, no se observó ninguna interacción genética para la supervivencia libre de metástasis a distancia.
Análisis
(A) Supervivencia árbol identifica las interacciones entre los tres polimorfismos. curvas (B) de Kaplan-Meier de supervivencia global en base al análisis del árbol de la supervivencia. Los números entre paréntesis indican el número de pacientes.

Para evaluar los efectos de predicción del perfil de interacción genética más allá de las características clínicas que influyen en la supervivencia global, se realizó un análisis multivariado, ajustando por edad, el género, los niveles de CEA, diferenciación tumoral, estadio, invasión linfovascular, invasión perineural y la afectación de los ganglios linfáticos. Después de controlar por estos predictores, la interacción genética se mantuvo significativa. En comparación con el grupo de perfil genético de bajo riesgo, el grupo de riesgo medio presentó un aumento del riesgo 3,67 veces mayor de muerte (HR ajustada: 3,67 IC del 95%: 1,43 a 9,44,
P = 0,007
, Mesa 2), y el grupo de alto riesgo tenían un mayor riesgo 4,57 veces mayor de muerte (HR ajustada: 4,57 IC del 95%: 1,73 a 12,1,
P
= 0,002). Estos datos sugieren que el perfil de interacción genética entre los SNPs vía Wnt podría ser un predictor independiente de los resultados para el cáncer colorrectal.

Discusión

Este estudio evaluó la importancia pronóstica de variantes genéticas comunes en la Wnt /APC /CTNNB1 genes de la vía sobre la supervivencia en pacientes con cáncer colorrectal. Un perfil de interacción genética de orden superior que consiste en el
APC
rs565453,
CTNNB1
2.293.303, y
APC
rs1816769 se asoció con la supervivencia global. En particular, las relaciones entre el perfil de interacción genética y la supervivencia persistieron a pesar de controlar los factores pronósticos clínicos conocidos.

APC es generalmente considerado como un componente clave de la vía de señalización Wnt, y su función principal como supresor de tumores se cree que es su capacidad para regular negativamente la vía de Wnt. rs565453 se encuentra en el 3 'aguas abajo de la
APC
génica, y se prevé que alterar un factor de transcripción putativo sitio para el factor de transcripción de unión a OCT1, de acuerdo con la predicción de SNP Función Portal [12]. expresión OCT1 se incrementa en varios cánceres humanos y se ha sugerido que se asocia con la aparición o progresión de cáncer o con la resistencia de las células tumorales a la radioterapia o la quimioterapia [13]. Aunque
APC
rs1816769 en el intrón 4 no tiene ninguna función prevista, se localiza en un elemento de transposición de mamíferos putativo, L1MC4a. Los elementos transponibles en el genoma humano son considerados previamente inofensivos, pero ahora se sabe que tienen un impacto sobre la expresión génica a través de la modificación de la calidad de la transcripción o la cantidad, la interferencia transcripcional, o por el control de las vías que afectan a la del ciclo de vida de ARNm [14]. CTNNB1 no sólo es un efector clave nuclear de la señalización de Wnt en el núcleo, sino también un componente estructural de uniones adherentes a base de cadherina. El desequilibrio en las propiedades estructurales y de señalización de CTNNB1 a menudo resulta en el crecimiento desregulado conectado con el cáncer y la metástasis [15].
CTNNB1
rs2293303 es un SNP codificante sinónimo, pero el alelo de riesgo, T, se prevé que interrumpir un motivo de empalme exonic potenciador putativo sensible a la proteína humana SR SF2 /ASF. Por lo tanto, es plausible que estos SNPs podrían influir APC /CTNNB1 empalme y expresión mediante la alteración de las secuencias de consenso de empalme de sitio, los elementos de transposición, y el factor de transcripción sitios de unión. Se necesitan multa de cartografía y análisis funcionales para identificar los potenciales causantes SNPs y comprender las funciones de APC /CTNNB1 en la progresión del cáncer colorrectal.

En resumen, este podría ser el primer estudio para evaluar sistemáticamente el uso de tSNPs en
APC
y
CTNNB1
genes para predecir los resultados en pacientes con cáncer colorrectal. Se encontró que un perfil de interacción genética de orden superior entre los SNPs vía Wnt se asoció con la supervivencia global, incluso después de ajustar por factores clínicos de predicción de resultados. Los resultados aquí presentados se limitan al analizar el pequeño número de pacientes. Además, nuestra homogénea población china Han podría hacer que nuestros hallazgos menos generalizables a otros grupos étnicos. son necesarios para validar nuestros resultados de estudios externos independientes. Si validado, estos biomarcadores podrían ser valiosos para facilitar las decisiones de tratamiento individualizado.

Reconocimientos

gracias Centro Nacional de Genotipado del Programa Nacional de Investigación de Medicina Genómica, Consejo Nacional de Ciencia, Taiwán, por su apoyo técnico .

Apoyo a la Información sobre Table S1.
con genotipo polimorfismos y los valores de
P
de su asociación con la supervivencia libre de metástasis a distancia y la supervivencia global.
doi: 10.1371 /journal.pone.0056196.s001 gratis (DOC)

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