Abstract

O cancro do cólon é causada por várias alterações genômicas que levam à instabilidade genômica (GI). GI aparece em vias moleculares de instabilidade de microssatélites (MSI) e instabilidade cromossômica (CIN), com quotas de casos clinicamente observados de cerca de 15-20% e 80-85%. Radiação aumenta o risco de câncer de cólon, induzindo GI, mas pouco se sabe sobre os resultados diferentes para MSI e CIN. modelagem baseada em computador pode facilitar a compreensão dos fenômenos citados acima. modelos biológicos abrangentes, que combinam as duas principais vias moleculares para o câncer de cólon, estão equipados para incidência de dados de japoneses sobreviventes da bomba atômica. O modelo preferido é seleccionado de acordo com critérios estatísticos e plausibilidade biológica. Impressões de processos baseados em células em sucessão a partir de adenoma para carcinoma são identificados pelo modelo de dependências e tendências em geral temporal dos dados de incidência. Os parâmetros do modelo mostram notável cumprimento de taxas de mutação e taxas de crescimento para adenoma, que foi relatado ao longo dos últimos quinze anos. Os resultados do modelo sugerem que CIN começa durante a fissão das criptas intestinais. aberrações cromossômicas são gerados a uma taxa marcadamente elevada que favorece o crescimento acelerado do adenoma pré-maligna. Possivelmente impulsionada por uma tendência de ocidentalização da dieta japonesa, as taxas de incidência para a via CIN aumentou notavelmente em coortes de nascimentos subsequentes, enquanto as taxas referentes a MSI permaneceu constante. Um desequilíbrio entre o número de casos de CIN e MSI começaram a surgir na década de 1980, enquanto que em décadas anteriores o número de casos foi quase igual. A via CIN exibe uma forte rádio-sensibilidade, provavelmente mais intensiva em homens. Entre os jovens coortes de nascimento de ambos os sexos o excesso de risco de radiação absoluta relacionada com a CIN é maior por uma ordem de magnitude em comparação com o risco relacionado com o MSI. Observância dos riscos específicos da via melhora a determinação da probabilidade de causalidade para câncer de cólon induzida por radiação em pacientes individuais, se são conhecidas as suas histórias de exposição

Citation:. Kaiser JC, Meckbach R, Jacob P (2014) Instabilidade genômica e risco de radiação em vias moleculares para o cancro do cólon. PLoS ONE 9 (10): e111024. doi: 10.1371 /journal.pone.0111024

editor: Peiwen Fei, Universidade do Havaí Cancer Center, Estados Unidos da América

Recebido: 29 Janeiro, 2014; Aceito: 28 de setembro de 2014; Publicação: 30 de outubro de 2014

Direitos de autor: © 2014 Kaiser 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 apoiado pela Comissão Europeia no âmbito do 7. ° PQ projeto EpiRadBio (Cisão-2010-3.1.1, projeto no. 269553). 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:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

O câncer é causado por múltiplos alterações genômicas que levam à instabilidade genômica. Duas formas moleculares principais de instabilidade genómica foram observados em tecidos de tumores colo-rectais. Alto nível de instabilidade de microssatélites (MSI) aparece se de reparação de incompatibilidade DNA (MMR) genes são defeituosos. tumores MSI apresentam mutações frequentes nas sequências de DNA repetidas curtos chamados micro-satélites. Cerca de 15-20% dos casos esporádicos estão relacionados com a MSI, que muitas vezes começa com o silenciamento do gene MMR

MLH1

por metilação do promotor. instabilidade cromossômica (CIN) constitui a segunda forma de instabilidade genómica que é menos claramente definido. tumores CIN mostram uma grande heterogeneidade no número e estrutura (chamada aneuploidia) cópia cromossômica, ao passo que os tumores MSI são quase diplóide com poucas anormalidades cariotípicas. CIN está associada com a perda do tipo selvagem cópias de genes supressores de tumor (ETG) tais como

APC

,

TP53

ou

SMAD4

que regulam o crescimento e a morte de células com mutações tumorigénicas. tumores CIN são micro-satélite estável através de reparo incompatível eficaz. Cerca de 80-85% dos tumores colorrectais são do tipo CIN (de baixo nível ou MSI). No entanto, CIN e MSI pode compartilhar propriedades moleculares tais como mutações no

gene BRAF

ou o fenótipo ilha methylator CpG (CIMP). Os caminhos não são mutuamente exclusivas e uma classificação via mais refinado tem sido sugerido [1] – [8]

Cerca de 20-30% dos pacientes com câncer colorretal possuem um risco familiar com dois ou mais primeiro ou segundo. grau parentes com cancro colo-rectal, mas apenas 5-10% de todos os pacientes desenvolvem a doença de uma forma rigorosamente herdada [9]. Os dois fenótipos principais são o câncer colorretal hereditário sem polipose (HNPCC ou síndrome de Lynch) e polipose adenomatosa familiar (FAP) [10]. FAP constitui a forma hereditária da via CIN. Uma mutação da linha germinativa no gene APC foi detectada em cerca de 80% dos doentes com polipose adenomatosa familiar [9]. FAP e atenuada FAP também estão relacionadas com mutações hereditárias bi-alélicas do

MutYH

gene sem mostrar

APC

mutações [11]. HNPCC está associada com a via de MSI e faz com que cerca de 3% dos tumores colorrectais [10]

.

e factores de estilo de vida ambientais também pode influenciar a formação de cancro colorectal, mas o impacto é susceptível de variar em cólon e do recto [12]. Para a presente análise, que é focado no estudo tempo de vida (LSS) de sobreviventes da bomba atómica, a definição japonesa é de especial interesse. Uma dieta ocidentalizadas foi identificado como uma causa importante para o aumento da incidência do cancro do cólon no Japão [13]. As taxas de incidência convergiram para aqueles na população dos Estados Unidos a partir do final de 1950 até meados de 1990 [14].

Uma série de modelos matemáticos foram desenvolvidos para representar os processos biológicos mais importantes da carcinogênese do cólon. Um modelo com um único caminho para o câncer de cólon foi ajustada aos dados de incidência da Vigilância, Epidemiologia e Resultados Finais (SEER) do registro [15].

APC

perda foi incluído como o promotor de caos genético consistente com o paradigma de dois hit de Knudson da oncogênese. Ao mesmo tempo, um modelo conceptual que tem sido proposto como CIN considerado um evento precoce [16]. Células que transportam uma propriedade CIN juntamente com silenciados

APC

genes são esperados para mostrar as taxas de mutação acentuadamente elevados em comparação com células com silenciados

APC

genes sozinho. Ambos os modelos foram incluídos em uma análise comparativa dos cinco modelos mecanicistas e um modelo descritivo, que foram equipados com os dados do SEER [17]. Com base em critérios de bondade-de-ajuste nenhum vencedor claro se deste exercício. Um estudo exploratório dos modelos que explicitamente voltadas para identificar traços de MSI e NIC nos dados do SEER não produziu evidências convincentes [18]. escalas de tempo típicos para o desenvolvimento de lesões pré-cancerosas e o crescimento do tumor em diferentes locais do tracto gastro-intestinal (incluindo o cólon) foram detectados mediante a aplicação de modelos de multi-fase de expansão clonal (MSCE) para vidente de dados [19], [20] . tumores MSI são raramente encontrados no cólon distai [2]. Em comparação com o crescimento do adenoma do cólon proximal ligeiramente mais rápida foi observada no cólon distai, possivelmente causada pela dinâmica oncogénicos os diferenciais de CIN e MSI vias [21]. Nenhum dos modelos precursores inequivocamente descobriu marcas de vias moleculares distintas para dados de incidência de câncer colorretal na coorte SEER

Os mecanismos que relacionam a radiação à instabilidade genômica ainda não estão totalmente explicadas [22] – [24].. induzida por radiação instabilidade genômica e outros efeitos de radiação moleculares têm sido imitada em modelos de base biológica da carcinogênese por vários órgãos [25]. Para estimar os riscos da radiação modelos simples de duas fases de iniciação e promoção ter sido aplicada à incidência de dados a partir da coorte LSS [26], [27]. Estes modelos mecanicistas com efeitos de radiação contou com uma descrição uniforme dos processos tumorigênicos que não abordam peculiaridades específicas do órgão.

Para muitos órgãos, incluindo o cólon, estimativas do excesso de risco absoluto (EAR) e excesso de risco relativo (ERR) são derivados a partir dos dados descritivos da ELA com modelos [28]. Tais estimativas são considerados como o padrão aceito por comitês BEIRVII [29], ICRP [30] e UNSCEAR [31], que formula recomendações para protecção contra as radiações. Eles são aplicados em pedidos de indemnização de trabalhadores nucleares e veteranos do exército dos EUA [32]. Particularmente para o cancro do cólon, os coeficientes de risco confiáveis ​​são necessários para uma análise risco-benefício do rastreio generalizado pelo colonography tomografia computadorizada (CTC) [33].

No presente estudo de modelagem baseada em biologicamente é aplicada para detectar marcas de processos tumorigênicos pertinentes para o cancro do cólon nos dados de incidência da ELA. Destina-se a reproduzir a percentagem de casos clinicamente observados nas vias MSI e CIN. Para ambos os sexos os riscos totais de risco e específicos de via são comparados com os coeficientes de risco padrão de modelos descritivos.

Materiais e Métodos

LSS conjunto de dados de cólon incidência de câncer

Em agosto 1945, moradores de Hiroshima e Nagasaki foram agudamente expostos a um campo misto de γ-radiação e nêutrons de duas explosões a-bomba. doses de radiação individuais estão representados no último DS02 sistema de dosimetria [34]. Para a contribuição de nêutrons para o cólon dose total de um peso de dez é usado que é motivado por uma maior eficácia biológica. dados sobre a incidência de cancros sólidos foram recolhidos a partir de 1956 para 120 321 membros da coorte LSS para avaliar os efeitos na saúde final. Os indivíduos vieram de todas as faixas etárias e não foram selecionados para a doença pré-existente

.

A coorte LSS foi criado como uma amostra aleatória estratificada de toda a população disponível de tais sobreviventes, incluindo todos os sobreviventes disponíveis que tinham sido expostos às bombas a distâncias proximais. Além de extensa coleção de dados demográficos e de exposição, nos primeiros anos após o início de coorte, a coorte foi seguido de mortalidade usando dados de âmbito nacional no Japão e para a incidência de câncer por registros de tumores estabelecidos tanto em Hiroshima e Nagasaki. Funcionamento dos registos de tumor de Hiroshima e Nagasaki é revisto regularmente pelos conselhos de revisão institucionais da Fundação Efeitos de Radiação Research (RERF) e os registros. Protocolos usados ​​para estado vital ea causa da constatação de morte no LSS são revistos regularmente pelo conselho RERF. Os protocolos incluem a garantia de que as informações do paciente seria mantida a permissão confidenciais e concessão de acesso a informação armazenada. Com a aprovação dos registros de tumor, as coortes RERF são rotineiramente relacionada com os registros para identificar tumores entre os membros da coorte. O conjunto completo de dados LSS está publicamente disponível no arquivo

lssinc07.csv

no site da RERF. O conjunto é composto de 24 205 registos de Poisson completamente anónima, a forma agrupada que impede a identificação de informações individuais do paciente

Apesar de carcinogênese atos muito semelhantes no cólon. (ICD10: C18) e reto (ICD10: C20), o reto os dados são descartados no presente estudo. O risco de radiação para o reto é negligenciável, na LSS [28]. person years (PY) e casos de mais de 4 Gy blindado kerma no ar foram excluídos para evitar a modelagem dos efeitos de radiação deterministas. Essas exclusões reduzir o número de casos de câncer de cólon em 8 (5 do sexo masculino /3 do sexo feminino) a 1508 (Tabela A4 na ref. [28]). Um resumo dos dados LSS para a incidência de câncer de cólon é dada na Tabela 1.

A pessoa-ano ponderada dose de cerca de 0,081 Gy para ambos os sexos combinados dizer é muito semelhante à dose média ponderada no assunto de 0,083 Gy (0,085 Gy masculino, 0,081 Gy feminino). A dose média ponderada caso para ambos os sexos combinados é de 0,12 Gy. Um valor mais alto para a média ponderada caso indica uma associação de câncer de cólon e radiação. Mas a associação parece notavelmente mais fraca nas mulheres do que nos homens. Para confirmar esta observação, os riscos relativos de grupos com baixa a moderada (,005-0,25 Gy) dose e moderada a alta ( 0,25 Gy) doses foram calculadas em relação ao não exposto ( 0,005 Gy) população. Os dados em bruto mostram um risco relativo significativo no grupo com doses moderadas a elevadas para homens somente ou para ambos os sexos combinadas (Tabela 2). riscos relativos a partir de dados brutos são apenas indicativos e não pode substituir um estudo de avaliação de risco adequada.

modelo mecanicista

O presente modelo baseado em células para as duas principais vias moleculares para o câncer de cólon ( no modelo de curto dois caminhos (TP)) baseia-se no conceito de controle de crescimento para lesões pré-cancerosas pelo zelador e gatekeeper genes [35], [36]. Embora o alinhamento das células e o movimento espacial desempenhar um papel na tumorigénese [37], o modelo de duas caminho só está preocupado com a cinética de mutações e crescimento celular.

epitélio do cólon consiste de uma única camada celular organizada no dedo em forma criptas. Cada um dos vários milhões de criptas abriga uma pequena população de células estaminais num nicho, na parte inferior. A população total de células-tronco saudáveis ​​é na homeostase e pode reproduzir todos os tipos de células intestinais por divisão assimétrica [37]. Este processo cria geralmente uma célula filha alterada e deixa a outra inalterada célula filha. No modelo conceitual simplificado da Figura 1 os caminhos para o câncer são iniciados quer por mutação bi-alélicas do

APC

gene (CIN) ou por metilação bi-alélicas do

MLH1

gene ( MSI) [1]. Ambas as alterações genéticas são geradas em divisão celular assimétrica. As taxas de referência ν

I1 e ν

I2 de alterações genéticas na primeira e segunda batida não pode ser determinada de forma independente [19]. Estas duas taxas sucessivas foram criados iguais, mas as diferenças entre as vias foram autorizados. Não existem outras hipóteses para a cinética de células no modelo de dois caminhos foram feitas.

símbolos gregos denotam taxas de mutação ou hipermetilação (ν) como alterações genéticas, sucessivamente, em ambos os alelos, e as taxas de divisão celular simétrico (α) ou inactivação (β); geneticamente células alteradas são criados por divisão celular assimétrica (marcado por um par de setas retas e curvas, por células-tronco normais somente a seta reta é usado para contabilizar a homeostase); o λ taxa

CIN de eventos desestabilizadores no CIN (par de setas verdes) depende de coorte de nascimento; em grande adenoma pelo menos uma célula maligna conduz a um tumor, o qual é detectado depois de um intervalo de tempo fixo T

lag = 5 anos; parafusos irregulares (amarelo) apontam para alvos de radiação do preferido dois modelos caminho TP4.

A expansão clonal de células com mutações tumorigénicas gera lesões neoplásicas, que sofrem mais transições no caminho para o câncer. crescimento clonal de células iniciadas é um processo estocástico, nos clones em início de carreira pode morrer ou sobreviver. Crescimento de adenoma começa com os clones sobreviventes em criptas separadas (monocryptal adenoma). Assume-se que um ciclo de fissão cripta e extinção domina na expansão clonal de células pré-malignas, nesta fase inicial [38]. fissão cripta é um processo muito lento que ocorre em média uma vez em 2-3 décadas [37]. No modelo iniciado células dois caminhos, quer dividir simetricamente com α taxa

I ou são inativados (isto é, por apoptose ou extinção) com β Rate

I. A relação funcional direta entre os γ taxa de crescimento líquido

I≈α

I-β

I ea taxa de fissão cripta não é óbvia, uma vez que γ

I pertence a eventos para células individuais e crypt fissão envolve muitas células. No entanto, ambas as taxas dependem a mesma cinética de células subjacentes e os valores numéricos semelhantes para essas taxas parecem plausíveis. Como um eficaz γ parâmetros Rede

I descreve a dinâmica de crescimento juntos em adenoma monocryptal e no ciclo da cripta igualmente por ambas as vias. fissão cripta em uma taxa normal é o mecanismo que se espalha ETG inativadas, como

APC

ou

MLH1

no cólon humano [39]. Durante o crescimento do adenoma cedo os padrões transitórios de MSI e CIN divergem possivelmente devido a efeitos diferentes de ETG silenciados em ambas as vias. No modelo das vias são tratados como independente de forma que as taxas de incidência de diferentes vias pode ser adicionado para se obter a incidência total. No entanto, na realidade, alguns processos moleculares, tais como sinalização WNT desregulados são encontrados em ambas as vias [4] -. [6], [8]

A v única mutação transformadora

MSI conclui o caminho MSI pela criação de pelo menos uma célula maligna que leva a um tumor. Embora o caminho MSI apresenta um maior grau de complexidade, uma simplificação justifica-se pelo pequeno número de casos de câncer esperados da MSI [2].

A via CIN continua com um evento desestabilizadora de λ taxa

CIN que precede o crescimento clonal na maior adenoma. Para ter em conta as tendências de estilo de vida, λ

CIN é escalado por um exponencial fator exp [l

b (1915.6-

b

)], que aumenta com o ano de nascimento

b

. A taxa líquida de γ crescimento clonais estocásticos

CIN≈α

CIN-β

CIN para células CIN é determinado pela diferença entre α divisão celular simétricas

CIN e inactivação β

CIN. A transformação de células com CIN ν taxa de mutação

CIN a pelo menos uma célula maligna, o que leva a um tumor, é considerado como o raro evento final de tumorigénese na via CIN. Em ambas as vias de um intervalo de tempo fixo T

lag = 5 anos é escolhida para a duração até que a primeira célula maligna cresce em um tumor clinicamente relevante.

acção da radiação tem sido assumido para aumentar a taxa de ν

I2 do segundo hit no mutações iniciais ou hipermetilação. A redução da taxa de inactivação β

CIN para as células NIC foi aplicada como um segundo efeito de radiação (Figura 1). inactivação celular reduzida é um mecanismo plausível para promover o crescimento clonal [40]. ação da radiação combinada sobre a divisão celular e inativação ou sobre a divisão sozinho também pode ser considerado, mas diferentes efeitos de radiação em promoção têm influência negligenciável sobre os resultados de ajuste. acção da radiação no caso CIN desestabilizador e outros alvos de radiação (resultados não publicados) foram testados. A qualidade estatística dos modelo se encaixa foi medido pelo Critério de Informação de Akaike (AIC = desvio + 2 × no. Dos parâmetros do modelo N

par [41]).

Solução numérica do modelo de dois caminho

o modelo de dois caminhos se encaixa na estrutura matemática da pequena e Wright [42] que se generalizou o modelo de dois passos de expansão clonal (TSCe) introduzido por Moolgavkar e Knudson [43]. O modelo baseia-se em dois TSCe mutações limitantes da velocidade, que são separadas por expansão clonal das células iniciadas. taxas de mutação e taxas de divisão celular ou inactivação são tratados como processos de Poisson transitórios de nascimento e morte celular que são expressos em um conjunto de equações mestre [44]. A abordagem para resolver o modelo TSCe para os parâmetros do modelo constantes por partes foi estendido ao maior conjunto de equações principais para o modelo de dois caminhos [45]. Este conjunto foi transformado em um sistema de equações diferenciais acopladas do tipo Ricatti que é resolvido de forma eficiente por um algoritmo iterativo aproximado para o cálculo da função de sobrevivência. O risco é obtido por diferenciação numérica da função de sobrevivência. O perigo total do modelo de dois caminho é dada pela soma do perigo para os modelos MSI e CIN separadas. derivações matemáticas de modelos equivalentes foram dadas em ref. [19] (MSI sem t

lag) e ref. [20] (CIN sem t

lag) em uma notação que é aplicado no presente estudo de forma semelhante.

Identificação dos parâmetros do modelo

Oito parâmetros diferentes para as taxas de transição biológicos são mostrados na Figura 1. Estas taxas devem ser, pelo menos em princípio acessível para investigação experimental. Mas as equações diferenciais para o modelo de dois caminhos são expressos em termos de parâmetros identificáveis ​​menos intuitivos. O problema identificabilidade segue a partir da estrutura modelo matemático e não pode ser removido por aumento do poder estatístico [46]. Nos chamados versões determinista do MSI e CIN modelos flutuações no tamanho clone são negligenciados. Como as taxas de TSG (

APC

,

MLH1

) inactivação e da expansão clonal cedo foram criados iguais após uma série de testes estatísticos (ver abaixo), a quatro da linha de base determinística parâmetros R

MSI, γ

I, R

CIN e γ

CIN pode ser identificado em um ajuste. R

MSI e R

CIN Corresponde ao perigo de um modelo simples Armitage-Doll com taxas de mutações multiplicadas. No presente estudo, são utilizadas as versões estocásticos completos de ambos os modelos. Eles dependem adicionalmente nos dois parâmetros δ estocásticos

I e δ

CIN que respondem por flutuações no tamanho clone. Durante o nascimento clone tais flutuações são importantes, pois podem levar à extinção. As relações entre parâmetros basais identificáveis ​​e taxas de transição biológicos são apresentados na Tabela S1 S1 Arquivo. parâmetros determinísticos, muitas vezes possuem incertezas menores do que os parâmetros estocásticos. Separação de efeitos estocásticos de efeitos determinísticos estabiliza o procedimento de ajuste.

estimativa de parâmetros e análise de incerteza

O pacote de software MECAN tem sido utilizado para pré-processamento dos dados agrupados, regressão, comparação de observados e os casos que o esperado, e simulação de intervalos de incerteza [47]. O pacote está escrito na linguagem de programação C ++. Seu design orientado a objeto é baseado em bibliotecas separadas para o processamento de conjuntos de dados epidemiológicos e para a introdução de novos modelos de risco mecanicistas ou descritivos. As bibliotecas estão ligados ao núcleo computacional que desempenha as funções padrão de minimização probabilidade e simulação de incertezas para estimativas de risco. Graças a um alto grau de padronização, novos projetos de análise de rádio-epidemiológico pode ser configurado com pouco esforço de programação. Parallelisation foi conseguido ligando o código de funções da biblioteca OpenMP (www.openmp.org).

MECAN inclui a biblioteca C ++ Minuit2 do CERN que é usado para a minimização da -2 LN

G

onde

L

denota a probabilidade Poisson [48]. O desvio de Poisson é dada pelo mínimo de -2 LN

G

que é alcançado com as estimativas de probabilidade máxima (MLE) dos parâmetros do modelo. Supõe-se que uma aproximação parabólica da região em torno do mínimo é válido. erros Neste caso baseados em Wald padrão (SE), intervalos de confiança (IC

LP) do perfil de risco real e uma matriz de correlação pode ser computada para os parâmetros do modelo. intervalos de confiança (IC) para estimativas de risco são calculadas por meio de simulação Monte-Carlo. Resultados de MECAN foram encontrados para estar em boa concordância com o pacote EPICURE que é um software padrão para a análise de dados de rádio-epidemiológico [49].

Para o modelo conceitual da Figura 1 com diferentes parâmetros basais identificáveis ​​para ambas as vias e ambos os sexos. Mas diferentes parâmetros foram mantidas no modelo somente se o ajuste foi melhorada com uma probabilidade de pelo menos 95% (ou o desvio foi reduzida em pelo menos 3,8 pontos) em um teste de razão de verossimilhança (LRT). parâmetros dependentes de radiação foram adicionados apenas se passou o mesmo LRT. Mais detalhes sobre a abordagem de análise estatística da seleção dos parâmetros do modelo são dadas em ref. [50].

Resultados

Goodness-of-fit

Na Tabela 3 Poisson desvio e AIC para os modelos testados são mostradas. Nos modelos mecanísticos TP o tempo de atraso fixo t

lag = 5 anos foi considerado como um parâmetro adicional modelo, os parâmetros identificáveis ​​restantes foram determinados por um ajuste. Modelo dois caminho

TP0 sem um efeito de radiação fornece a referência para modelos TP1 a TP4, que mostram bondade de ajuste semelhante para diferentes alvos de radiação. Substituindo ação da radiação para os homens apenas no modelo TP3 pela ação da radiação unisex no evento CIN desestabilizador não melhorar o ajuste em relação ao modelo de TP1. Modelo TP4 rendeu o menor Poisson desvio e AIC, e é preferido para avaliação de risco no presente estudo. MLE, SE e σCI

LP do perfil de risco estão dados na Tabela 4, para os parâmetros identificáveis. versões dependentes de radiação dos modelos mecanicistas por Meza et al. [19] (M1, Figura S1 no arquivo S1), e por pouco e Li [17] (M2, Figura S2 em S1 Arquivo) resultou em valores de AIC, que saiu mais elevado por 13 pontos e 8 pontos, respectivamente. Montagem de uma versão dependente de radiação do modelo MSCE completa por Luebeck et al. [20] não foi bem sucedida. As estimativas dos parâmetros de modelos M1 e M2 são mostrados nas Tabelas S2 e S3 em S1 Ficheiro. Os parâmetros da linha de base do modelo M1 aproximadamente concordo com aqueles do modelo de três estágios na ref. [19]. Para o modelo M2 um baixo desvio foi alcançado, mas as estimativas dos parâmetros são notavelmente diferente para ambos os sexos. Para a aceleração homens nas fases subsequentes de crescimento clonal foi encontrada, mas a tendência oposta para as mulheres é biologicamente plausível. No modelo M3 as vias MSI e CIN são tratadas em conjunto como nos modelos de TP, mas a primeira fase da expansão clonal foi omitido para o caminho CIN. Radiação atos semelhantes em modelos M3 e TP4 (ver Tabela S4 e S3 Figura em S1 Arquivo). O caminho MSI do modelo M3 poderia ser descrito de forma determinística, pois o efeito das flutuações no tamanho clone foi insignificante (isto é, δ

MSI = α

MSI ν

T, MSI≈0). Comparado ao modelo modelo TP4 M3 rendeu um ΔAIC ligeiramente inferior de 2,9 pontos. Preston et ai. [28] desenvolveram modelos descritivos do ERR (denominado DERR) e EAR (denominado CARO), que foram remodelados para o presente conjunto de dados LSS um pouco restrito. Desde a diferença nos resultados é insignificante o leitor é remetido ao ref. [28] para uma discussão mais ampla. valores AIC dos modelos descritivos são cerca de 30 pontos a mais em comparação com o preferido dois caminhos modelo TP4.

parâmetros biológicos para processos baseados em células

Aplicando LRTS em um nível de 95% para a remoção de parâmetros estatisticamente insignificantes permitiu reduzir a complexidade do modelo. As taxas de iniciação da primeira e segunda batida foram definidos ν iguais

I1 = ν

I2 = ν

I desde que um tratamento específico da via foi rejeitada por LRTS apropriadas. As taxas de crescimento γ clonais início

Eu também saiu muito semelhante em ambas as vias e eles foram criados iguais também. Montagem dois modelos de caminho para ambos os sexos produzidas separadamente taxas similares de mutação (incluindo dependências de coorte de nascimento) e taxas de crescimento clonal cedo. A distinção entre os sexos não era necessário que esses parâmetros com base nos LRTS. No entanto, a diferença relativamente pequena para as taxas específicas do sexo de γ crescimento clonais

CIN no final de adenoma foi altamente significativa. O desvio foi aumentado em mais de cem pontos se as taxas de crescimento foram criados iguais para ambos os sexos.

A partir das estimativas de parâmetros identificáveis ​​(Tabela 4) As taxas de referência biológicos dos dois caminho do modelo TP4 pode ser derivada, se os pressupostos sobre o número total de células-tronco suscetíveis N, e as taxas de divisão celular simétrica para células iniciadas α

I e para as células NIC desestabilizadas α

CIN são feitas. O número de células estaminais, foi estimada em aprox. 10

8 com uma precisão de uma ordem de magnitude [51], [52]. MSI tumores aparecem principalmente no cólon proximal, de modo que um (por um factor de 2-3) menor número de células estaminais sensíveis pode ser considerado para o caminho MSI [2]. No entanto, o parâmetro biológico N por si só não é identificável e as incertezas nas estimativas de parâmetros, incluindo N são demasiado grandes para provar os efeitos de diferentes valores nos dados da ELA. Assim, o mesmo valor para N foi aplicada nas vias MSI e CIN para derivar a taxa de inactivação ν

I. taxas de divisão celular de 9 anos

-1 em adenoma e 29 yr

-1 em carcinoma precoce têm sido relatados [53]. Se esses valores são atribuídos a a

I e a

CIN, as taxas para os transformando mutações ν

MSI, ν

CIN, e as taxas de inativação de células β

I, β

NIC pode ser calculada. Os valores para os parâmetros de linha de base biológica, que descrevem a cinética de células do preferido dois caminhos modelo TP4, estão resumidas no Quadro 5.

ações de caso e riscos de radiação em vias moleculares

A capacidade para reproduzir as ações de caso de 15-20% na via MSI e 80-85% na via CIN é um teste importante para a plausibilidade biológica dos dois caminho do modelo TP4. Na Tabela 6 as ações MSI computados estão listados para o período de follow-up completo e para casos registrados antes e depois de 1980. No período inicial das ações da MSI casos e casos CIN são aproximadamente iguais. Para o período posterior a partilha MSI previsto de 17% (homens 11%, mulheres 21%) concorda muito bem com os dados observados clinicamente [4]. Para o período completo de radiação gerado 64 (MSI: 10) casos adicionais em ambos os sexos. Para as mulheres os valores são 19 (MSI: 7) e para os homens 45 (MSI: 3). A Figura 2 mostra que, especialmente para as mulheres casos MSI aparecem mais cedo do que os casos de NIC. Também em bom modelo M3 acordo previu 22% dos casos MSI para o período integral e 15% depois de 1980. Considerando que os modelos de caminho CIN M3 e TP4 apresentam um risco de radiação semelhante, o risco relativo no caminho MSI é reduzido em mais de um fator de dois para o modelo M3.

Models DERR e queridos são considerados como o quase-padrão para avaliação de risco de radiação. Em geral, as estimativas para o EAR eo ERR estão previstos mais baixo por dois modelos caminho TP4 em comparação com os modelos descritivos Derr e queridos (Figuras 3 e 4, Tabela 7). No cálculo dos riscos em excesso específicos de via é utilizada apenas a contribuição de um único caminho.

Apenas MLE são mostrados para os riscos de excesso específicos de vias pertencentes à MSI (azul) e CIN (verde).

Apenas MLE são mostrados para os riscos de excesso específicos de vias pertencentes à MSI (azul) e CIN (verde).

Discussão

plausibilidade biológica a perda de dois modelos caminho

de heterozigose (LOH) no

APC

gene e silenciamento do

gene MLH1

evoluir em uma escala de tempo similar [3]. A estimativa do ν taxa de mutação inicial

I (Tabela 5) concorda bem com uma estimativa recente de cerca de 10

-5 yr

-1 por células-tronco para a taxa de mutação somática no

APC

genes [54], mas excede as estimativas mais velhos [15], [55] por uma ordem de magnitude. mutações germinativas (isto é, a partir de

APC + /+

para

APC +/-

antes da CIN) pode ocorrer em ambas as vias, mas não têm sido considerados explicitamente no modelo de dois caminhos. A taxa de LOH unicryptal em

MLH1

foi estimada em 2 × 10

-5 yr

-1 por células-tronco a partir de dados de pacientes HNPCC [53]. Assim, a hipótese de taxas semelhantes para eventos precoces nas vias MSI e CIN parece justificada tanto por razões biológicas e estatísticos.

A taxa estimada de 0,057 yr

-1 para o crescimento clonal na carcinogênese início implica uma