Abstract

O câncer de pâncreas mostra prognóstico muito ruim e é a quinta maior causa de morte por câncer no Japão. Estudos anteriores indicaram alguns fatores genéticos que contribuem para o desenvolvimento e progressão do câncer de pâncreas; No entanto, existem relatórios limitados de variantes genéticas comuns que devem ser associados com esta doença, especialmente na população Asiática. Temos realizado um estudo de associação do genoma (GWAS) usando 991 invasivos casos de adenocarcinoma do ducto pancreático e 5.209 controles, e identificou três loci que mostram associação significativa (

P-

valor 5 × 10

-7) com a susceptibilidade ao câncer de pâncreas. Os SNPs que mostraram associação significativa realizada odds ratio estimado de 1,29, 1,32 e 3,73, com intervalo de confiança de 95% de 1,17-1,43, 1,19-1,47 e 2,24-6,21;

P

-valor de 3,30 × 10

-7, 3,30 × 10

-7, e 4,41 × 10

-7; localizado nos cromossomas 6p25.3, 12p11.21 e 7q36.2, respectivamente. Estes SNPs associados estão localizados dentro de blocos de desequilíbrio de ligação que contêm genes que têm sido implicados alguns papéis na oncogênese de câncer pancreático

Citation:. Baixo SK, Kuchiba A, Zembutsu H, Saito A, Takahashi A, Kubo M, et ai. Estudo Association (2010) Genome-Wide de câncer pancreático em população japonesa. PLoS ONE 5 (7): e11824. doi: 10.1371 /journal.pone.0011824

editor: Wenjun Li, Duke University Medical Center, Estados Unidos da América

Recebido: 07 de maio de 2010; Aceito: 03 de julho de 2010; Publicação: 29 de julho de 2010

Direitos de autor: © 2010 Low et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Financiamento:. Este trabalho foi realizado como parte do Biobank Projeto Japão, que foi apoiado pelo Ministério da Educação, Cultura, Desporto, Ciência e Tecnologia do Governo japonês e Centro de Medicina Genômica, RIKEN, no Japão. Ele também foi apoiado em parte pelo programa para a promoção de estudos fundamentais em Ciências da Saúde do Instituto Nacional de Biomedical Inovação (Nibio). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:. Embora as filiações dos três autores seguintes (Akira Saito [Statistical Genetics Divisão de Análise, StaGen Co., Ltd.], Suenori Chiku [ciência Solutions Division, Informação Mizuho Research Institute, Inc.] e Hirohiko Totsuka [Grupo Bioinfomatics, Centro de Pesquisa e Desenvolvimento, Divisão Solution]) estão no setor privado, cada um deles trabalhou para um dos autores correspondentes, Teruhiko Yoshida, como parte de uma investigação do contrato, exclusivamente financiado por um fundo de pesquisa acadêmica concedidos a partir de Nibio (https://www.nibio.go.jp/english/) para T. Yoshida. Portanto, este estudo não recebeu qualquer financiamento das empresas para as quais os acima de três autores pertencem, nem suas empresas afiliação per se desempenhar qualquer papel nesta pesquisa, exceto que eles enviaram seu pessoal (acima de três autores) para o laboratório de Teruhiko Yoshida ao abrigo de um contrato de investigação pago pela concessão de Yoshida. Não há interesses concorrentes envolvidos entre Teruhiko Yoshida e essas empresas, incluindo propriedades intelectuais. Os autores também confirmar que eles podem aderir a todas as PLoS ONE políticas em dados e materiais de compartilhamento.

Introdução

O câncer de pâncreas é a quinta maior causa de morte por câncer com uma morte estimada de 24,634 pacientes no Japão, em 2007. Sua taxa de sobrevida em 5 anos é tão baixo quanto 6,7% (https://www.fpcr.or.jp/publication/pdf/statistics2009/fig01.pdf e http: //www.fpcr.or .jp /publicação /pdf /statistics2009 /fig20.pdf). Uma vez que nenhum sintoma específico é observado em pacientes com cancro do pâncreas, numa fase inicial, a maior parte dos pacientes foram diagnosticados no seu estágio avançado com uma muito baixa possibilidade de cura para a doença [1], [2].

os relatórios anteriores indicaram o envolvimento de ambos os fatores ambientais e genéticos na etiologia desta doença prejudicial. Vários caso-controle e coorte estudos epidemiológicos identificaram uma série de possíveis fatores de risco como o tabagismo [3], diabetes [4], pancreatite crônica [5], que são susceptíveis de predispor indivíduo desenvolver a doença. Além disso, a agregação familiar da doença tem implicado o possível envolvimento de fatores genéticos no cancro pancreático [6]; foram relatados cerca de 10% dos pacientes têm histórias familiares e os indivíduos que têm parentes de primeiro grau com cancro pancreático revelou 2 a 4 vezes maior risco de doença [7] – [9]. Estes dados indicam que os fatores genéticos são susceptíveis de desempenhar algumas funções no desenvolvimento do câncer de pâncreas. Na última década, o avanço da biologia molecular melhorou a compreensão da patogénese do cancro pancreático e caracterizados um número de genes que mutado em cancros pancreáticos, tais como mutações somáticas em genes

INK4A (CDKN2A), TP53, DPC4, BRCA1 /2

,

STK11, APC, KRAS Comprar e

ATM e PALB2

são encontrados no pâncreas [10] – [18].

Dois estudos recentes GWAS para câncer de pâncreas utilizando populações caucasianas identificaram associações com significância do genoma nos cromossomas 9p34.2 (

ABO), 13q22.1, 1q32 (

NR5A2

) e 5p15.33 (

CLPTM1L-tERT

), e destacou que a acumulação destas variantes de risco genéticos comuns com efeitos modestos são susceptíveis de desempenhar um papel importante nesta doença complexa, individualmente ou em interação com fatores ambientais [19] – [22]. Como a etnia é um dos fatores críticos na patogênese das doenças genéticas com complexo gene-gene e interações gene-ambiente, nós (Biobank Japão (BBJ) na Universidade de Tóquio e Centro Nacional de Câncer (NCC) Japão) combinado amostras de 991 casos com câncer de pâncreas e 5209 controlos (Tabela S1), tentaram identificar variações genéticas comuns associados com a susceptibilidade ao câncer de pâncreas na população japonesa.

resultados

Depois que o controle de qualidade padrão de os resultados dos genótipos (Tabela S2), análise de associação foi realizado para 420,236 SNPs usando análise de regressão logística com base alélica, dominante e modelos recessivos após ajuste da idade, sexo e tabagismo para cada indivíduo. A trama QQ para este GWAS baseado em alélicas

P

-Valores por regressão logística não revelou estratificação populacional significativa com genômica fator de inflação λ de 1,026 (Figura 1).

Este lote QQ é baseado em alélicas de regressão logística

P

-Valores após o controle de qualidade padrão. (Fator de inflação λ genômica = 1,026).

Foram identificados com sucesso três regiões genômicas, 6p25.3, 12p11.21 e 7q36.2, demonstrou ser significativamente associado (

P-

valor 5,0 × 10

-7), com aumento do risco de câncer pancreático em população japonesa como indicado na trama Manhattan na Figura 2 (referido ref 23)

a trama é baseada em logística.. modelo de regressão após a correção da idade, sexo e tabagismo. O

P

min indica o mínimo

P

-valor da análise de regressão logística para três modelos: alélicas, dominantes e recessivos. linha vermelha indica nível significativo de todo o genoma (

P-

value = 5 × 10

-7).

O SNP mais significativamente associada, rs9502893 (

P

-valor de 3,30 × 10

-7, per-alelo odds ratio (OR) de 1,29 com intervalo de confiança de 95% (IC) de 1,17-1,43), está localizado dentro de um desequilíbrio de ligação de 75 kb ( LD) bloco em 6p25.3 cromossomo (Tabela 1). Este bloco LD inclui

FOXQ1

(caixa de forkhead (Fox) Q1) gene, que está localizado a 25 kb a montante para este marcador SNP (Figura 3a). análise de imputação também revelou associação modesta na SNPs localizados perto ou na

FOXQ1

gene sugerindo que ele seja um dos genes causadores de câncer de pâncreas (Figura 3a e Tabela S3).

(a ) 6p25.3 região, rs9502893 SNP localizado a 25 kb a montante do gene

FOXQ1

. (B) região 12p11.21, rs708224 SNP está localizado no segundo intrão do gene da

BICD1

. (C) 7q36.2 região, rs6464375 SNP está localizado no primeiro intrão do gene da

variante DPP6 transcrição 3

. Cada um dos SNPs de marcador é marcado por um diamante azul. SNPs que são genotipados na plataforma Illumina são representados como diamantes; SNPs imputadas são representados como círculos. A intensidade da cor reflete a extensão da LD com o SNP marcador, vermelho (r

2≥0.8), laranja (0.5≤r

2 0,8), amarelo (0.2≤r

2 0,5) e branco (r

2 0,2). linha azul clara indicada taxa de recombinação local.

O segundo significativamente associada SNP, rs708224, localizado no segundo intron do gene

BICD1

(bicaudal-D homólogo 1 ) no cromossomo 12p11 (

P

-valor de 3,30 × 10

-7, per-alelo OR de 1,32 com IC de 95% de 1,19-1,47) (Tabela 1). O bloco LD 80-kb, mostrando a associação corresponde ao segundo intron do

BICD1

como revelado pela análise de imputação mostrado na Figura 3b (Tabela S3).

O terceiro lugar é marcado por rs6464375 , rs7779540, rs6973850 e rs1048768 no primeiro intron do

DPP6

gene. Estes SNPs indicado associações sugestivas apenas sob modelo recessiva com mínima

P

-valor de 4,41 x 10

-7 (OR de 3,73 com 95% CI de 2,24-6,21), como mostrado na Tabela 1 e a Figura 3c .

Discussão

Aqui nós apresentamos resultados da análise GWAS em 991 casos com câncer de pâncreas e 5209 controles. Nosso estudo representa a primeira tentativa GWAS para identificar as variantes comuns associados com câncer pancreático em população japonesa e SNPs identificados com sucesso localizados em loci cromossômica de 6p25.3, 12p11.21 e 7q36.2 estão significativamente associados ao aumento do risco de câncer de pâncreas na população japonesa .

sabe-se que o desenvolvimento da doença comum é causada pela acumulação de variantes genéticas comuns, e cada uma esta variante tem um efeito muito modesto em risco (por exemplo, ou de 1,2). A fim de detectar tais pequena fração, GWAS envolvendo populações muito maiores (5000-10000) deve ser exigido. O nosso estudo foi o esperado para identificar SNPs com efeitos moderados (i.e. OU 1,4). Daí SNPs que mostram efeito muito modesta pode ter falhado a ser identificado através deste estudo.

O SNP mais significativamente associada a este GWAS, rs9502893 (

P

-valor = 3.30 × 10

-7, OR = 1,29) está localizado dentro de um bloco LD 75 kb que abrange gene

FOXQ1

no cromossomo 6p25.3 loci.

FOXQ1

codifica para a caixa forkhead proteína (Fox) Q1. A família de factores de transcrição Fox consiste em, pelo menos, 43 membros e mutações em genes Fox pode causar efeitos significativos sobre a doença humana comum e cancros [24], [25]. Um membro Fox, FoxM1, é bem conhecida por estar associada com a oncogénese do cancro do pâncreas. A sub-regulação desta proteína resulta na inibição da migração, angiogénese e invasão em células de cancro pancreático [26]. Além disso, um estudo recente mostrou que FoxQ1 é overexpressed em câncer pancreático, sugerindo seu papel na tumorigênese do câncer de pâncreas [27]. Embora o SNP que é identificado, aproximadamente 25 kb a jusante a este gene, o SNP associado pode “tag” a variante causador localizada na região reguladora a expressão do gene e, posteriormente, alterar a expressão do gene. No entanto, mais estudos são necessários para elucidar um papel biológico preciso e mecanismo da função do gene em relação à carcinogênese pancreática.

O segundo SNP mais significativamente associada, rs708224 (

P

-valor = 3.30 × 10

-7, OR = 1,32) está localizado dentro do gene

BICD1

. Este gene codifica um homólogo de proteína bicaudal D-1, que desempenha um papel no tráfico vacuolar. Estudos anteriores relataram evidências substanciais que indicam uma ligação entre o gene vacuolar e telômeros mais curtos no modelo de levedura [28] – [30]. Além disso, Mangino et ai. sugerido que as variações genéticas no gene

BICD1

poderia alterar os níveis de transcrição e por sua vez o comprimento dos telómeros influência nos seres humanos [31]. Vários estudos recentes têm documentado o comprimento dos telômeros reduzida em amostras adenocarnoma do ducto pancreático, sugerindo disfunção telomérica em células de câncer pancreático [32] – [34]. Assim, é de importância para determinar as consequências funcionais de rs708224 e /ou variações ligado a este SNP na patogénese do cancro do pâncreas.

Vários SNPs localizados no primeiro intrão de

DPP6

indicado associações sugestivas com um risco aumentado de câncer de pâncreas neste estudo.

DPP6

codifica a proteína dipeptidil-peptidase 6, que se liga a canais específicos de potássio dependentes de voltagem e altera sua expressão e propriedades biofísicas. Um estudo recente sobre vias de sinalização do núcleo em cancros pancreáticos humanos encontraram três mutações somáticas no DPP6 entre 24 amostras de câncer de pâncreas examinados por análise de sequência detalhado. Este relatório também sugeriu que DPP6 pode desempenhar um papel crucial na regulação da invasão de células de câncer pancreático [35]. Assim, nosso estudo reforça o risco de DPP6 no câncer de pâncreas e garante triagem mais adiante este gene para confirmar sua associação com câncer pancreático.

Relatórios recentes GWAS indicaram vários loci nos cromossomos 9p34.2, 13q22.1, 1q32.1 e 5p15.33 para ser associada a um risco aumentado de cancro do pâncreas na população caucasiana [21], [22]. Entre os SNPs significativamente associados, rs9543325 em 13q22.1 cromossoma mostrou associação moderada em nossas populações estudadas (

P

-valor (modelo de alelos) de 1,69 × 10

-4; OR de 1,21 com 95% CI de 1,10-1,34) (Tabela S4). Por outro lado, SNPs nos cromossomos 9p34.2 (rs505922) e 1q32.1 (rs3790844) demonstrou uma fraca associação em nossas populações estudadas (

P

-Valores de 3,69 × 10

-2 e 1,24 × 10

-2; RUP de 1,11 e 1,14 com IC de 95% de 1,01-1,22 e 1,03-1,27, respectivamente) (Tabela S4). Não fomos capazes de replicar os loci restantes (

SHH

e dois loci nos cromossomos 5p15.33 e 15q14) nestes relatórios, provavelmente porque a maioria desses SNPs associados são ou não-polimórfica ou possuem muito baixas freqüências alélicas ( MAF = 0,01) na população japonesa. O poder do nosso estudo não foi suficiente para detectar associações positivas para estas variantes com as freqüências alélicas baixo. Tal diferença étnica na arquitetura genética de susceptibilidade à doença não é rara. Por exemplo, dois recente GWAS relatou variantes comuns no

KCNQ1

gene associada com diabetes mellitus tipo 2 na população japonesa, mas GWAS Europeia não foram capazes de identificar as associações devido à baixa frequência alélica destas variantes na população [ ,,,0],36], [37]. Além disso, a identificação dos loci susceptibilidade pode ser também influenciado pelas diferenças na estrutura LD em diferentes populações e pelo potencial de interação com outras variantes genéticas e fatores ambientais [38].

Em resumo, este estudo representa a primeira GWAS para identificar variantes comuns, possivelmente associados com câncer pancreático em população japonesa. Nosso estudo confirmou a associação dos estudos Caucasiano GWAS e revelou vários novos loci associados candidato possível que não foram detectados em estudos anteriores Caucasiano GWAS. No entanto, repetições mais adicionais são necessários para confirmar ou excluir os resultados atuais.

Materiais e Métodos

casos e controles

Um total de 331 e 675 casos que foram clinicamente e /ou histologicamente diagnosticado com um adenocarcinoma ductal pancreático invasivo foram obtidos a partir Biobank Japão (https://biobankjp.org) do Instituto de Ciências Médicas, da Universidade de Tóquio, bem como Hospital National Cancer Center, respectivamente. As amostras de controlo consistia de voluntários japoneses que foram obtidos a partir de Osaka-Midosuji Rotary Club, Osaka, Japão (

n

= 906), bem como dos membros da equipe na Universidade de Keio, no Japão, que participaram na sua saúde-check programa (

n

= 677). Além disso, os indivíduos que foram registrados no Biobank Japão como indivíduos com várias doenças, exceto câncer (

n

= 3.728) (aqueles que têm tuberculose pulmonar, hepatite-B, keroid, erupção cutânea induzida por drogas, doença arterial periférica , arritmia, acidente vascular cerebral e enfarte do miocárdio) foram utilizados como controlos. Todas as amostras foram obtidas após a obtenção do consentimento informado por escrito. Este projeto foi aprovado pelo comitê de ética do Instituto de Ciências Médicas, da Universidade de Tóquio, Centro Nacional do Câncer e da Universidade de Keio. Indivíduos que tinham história clínica de diabetes mellitus (um possível fator de confusão para câncer de pâncreas) foram excluídos destes conjuntos de controle. Para a amostra de controlo de qualidade, foram excluídos os cinco casos com taxa de chamada de 0,98. Depois de realizar análise de componentes principais, foram excluídos os valores extremos de 10 casos e 102 controles, que não pertenciam ao cluster japonês major (cluster de Hondo) (figura S1) [39]. Nós finalmente realizou o estudo de associação com base em 991 casos e 5209 controles (Tabela S1). cálculo de potência mostrou que nosso estudo teria mais de 90% de energia para detectar uma per-alelo OR de 1,4 ou maior para um alelo com uma frequência de 30% ao nível de significância do genoma (α = 5 × 10

-7).

SNP genotipagem e controle de qualidade

Todos os indivíduos foram genotipados usando Illumina Infinium HumanHap550v3 ou Illumina Infinium Human610-Quad DNA Análise genotipagem BeadChip. SNPs comuns nas duas plataformas foram usadas para análise posterior. Nós aplicamos SNP controle de qualidade para todos os conjuntos de amostras da seguinte forma; SNP taxa de chamada deve ser 0,99 em ambos os casos e controles, e

P

-valor de teste de equilíbrio de Hardy-Weinberg deve ser 1,0 × 10

-6 nos controles. SNPs com menor freqüência do alelo (MAF) de 0,01 em ambas as amostras de estudo e controle foram excluídos da análise posterior (Tabela S2)

A análise estatística

Analisamos cada SNP meio de regressão logística. ajustado para idade (contínua), sexo e tabagismo (atual /anterior, nunca mais).

P-

valores e OR com 95% CI foram calculados para alélicas, dominante e modelos recessivos. Utilizou-se o mínimo

P

-Valores obtidos a partir de três modelos para avaliar a significância estatística da associação. Todo ou foram relatados em relação ao alelo de risco. Todas as análises estatísticas foram realizadas utilizando ambiente estatístico R versão 2.9.0 (https://www.r-project.org/) ou Plink 1,06 (https://pngu.mgh.harvard.edu/~purcell/plink/) . R ambiente estatística versão 2.9.0 foi utilizado para chamar a trama QQ e enredo associação regional.

Genótipo Imputação

Foram realizadas análises de imputação genótipo para cada conjunto de amostras, utilizando um modelo oculto de Markov como programado na MACH versão 1.0 (https://www.sph.umich.edu/csg/abecasis/mach/index.html). Para inferir untyped e genótipos faltando em torno do loci cromossómico candidato, nós fornecemos genótipos de nossas próprias amostras juntamente com haplótipos para amostras de referência (japoneses de Tóquio, JPT) a partir do banco de dados HapMap (https://hapmap.ncbi.nlm.nih.gov/). SNPs com baixa taxa de genotipagem ( 99%), que mostra os desvios de equilíbrio de Hardy-Weinberg ( 1,0 × 10

-6), ou MAF ( 0,01) foram excluídas da análise. MACH versão 1.0 foi utilizado para estimar haplótipos, mapa de crossover e taxa de erro usando 50 iterações do algoritmo de cadeia de Markov Monte Carlo. Através da utilização da informação do genótipo a partir do banco de dados HapMap, genótipos de probabilidade máxima foram gerados. Para o controle de qualidade, nós retido SNPs imputadas com o valor estimado de R

2 de 0,3. Também se obter um total de 17 SNPs (

P

-valor 0,001). Verificar a associação usando métodos Invader e TaqMan de genotipagem (dados não mostrados)

Informações de Apoio

Tabela S1. .

Característica da amostra deste estudo

doi: 10.1371 /journal.pone.0011824.s001

(0,02 MB XLS)

Tabela S2.

Número total de SNPs excluídos de acordo com cada um dos critérios de controle de qualidade

doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s002

(0,02 MB XLS)

Tabela S3. análise de imputação

SNPs em torno significativamente associada

doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s003

(0.04 MB XLS)

Tabela S4. estudo

Associação de SNPs, que mostrou-se significativamente associada a um risco aumentado de câncer pancreático em população caucasiana em japonês

doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s004

(0,02 MB XLS)

Figura S1.

análise de componentes principais para GWAS de câncer pancreático em população japonesa. a) Análise de componentes principais para GWAS de câncer pancreático em população japonesa referem-se a quatro temas de controle populacional HapMap incluindo CEU indica caucasianos de Utah; YRI, nigerianos de Yoruba; CHB, Han chinesa de Pequim e JPT, japonesa de Tóquio. b) Análise de componentes principais dos sujeitos do estudo a que se refere apenas às populações asiáticas. Nós utilizamos amostras do caso-controle homogênea (Hondo) do cluster

doi:. 10.1371 /journal.pone.0011824.s005

(9.43 MB TIF)

Reconhecimentos

expressar a nossa sincera gratidão a todos os pacientes que participam neste estudo. Nós gostaríamos de agradecer ao Dr. Yoichiro Kamatani por seus comentários e sugestões construtivas. Nossa gratidão também vai para o membro do Rotary Club de Osaka-Midosuji Distrito 2660 do Rotary International no Japão para fazer este estudo possível. Agradecemos Drs. Hideki Ueno, Masafumi Ikeda, Chigusa Morizane, Yoshihiro Sakamoto, Minoru Esaki, Tomoo Kosuge e Nobuyoshi Hiraoka para apuração dos pacientes e suas informações clinico-patológico no Hospital National Cancer Center. Nós também gostaríamos de expressar nossa gratidão a Miss Kumi Matsuda por sua assistência técnica excepcional.