LncRNA HOTAIR调控通路遗传变异与肝癌易感性关联研究

来源 :广东药科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingyu0722
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目的:原发性肝癌(Primary liver cancer,PLC),简称肝癌,是全球最常见的恶性肿瘤之一,近年来我国新发肝癌人数约占全球肝癌新发总数的一半,并且肝癌患者预后差,生存率低,导致肝癌死亡率和发病率几近相同。最新研究表明肝癌在广东省恶性肿瘤新发病和死亡谱中分别排第4和第2顺位,其不断增加的发病率和死亡率给广东省带来沉重的疾病负担,是严重威胁居民健康和生命的恶性肿瘤。肝癌被认为是环境暴露与遗传因素共同作用的结果,HOX转录反义RNA(HOX transcript antisense RNA,HOTAIR)作为研究最多最热门的LncRNA之一,在人类恶性肿瘤中上调,与癌症的发生和转移呈正相关。HOTAIR具有复杂的生物学功能,基因遗传变异可以影响自身结构改变,影响转录和表达,从而干扰下游靶基因的功能,与下游靶基因的遗传变异共同促进肝癌发生发展。因此,本研究结合分子流行病学、分子生物学和生物信息学方法,探讨LncRNA HOTAIR调控通路遗传变异的单独作用,遗传变异-环境、遗传变异间交互和中介效应对肝癌发生的影响,并进一步探究HOTAIR调控通路遗传变异单独作用和遗传变异-环境交互作用对肝癌发展的影响。方法:采用频数匹配的病例-对照研究方法,在广东人群中系统分析LncRNA HOTAIR调控通路(HOTAIR-EZH2-TP53-PTEN)遗传变异对肝癌易感性影响。综合多个功能预测数据库和生物信息学工具,结合国内外参考文献和标签单核苷酸多态性(tag Single Nucleotide Polymorphism,tagSNP)方法筛选HOTAIR调控通路上具有潜在功能的遗传变异(HOTAIR:rs12427129、rs3816153;EZH2:rs887569、rs12670401、rs80052686、rs6950683;TP53:rs16427129;PTEN:rs2735343),应用Taq Man实时荧光定量PCR技术对目标遗传变异进行基因分型;采用c2检验比较病例组和对照组中环境因素和基因型分布的差异;运用MAX方法筛选各基因遗传变异最佳遗传模型;采用单因素和多因素Logistic回归模型分析环境因素与遗传变异对肝癌发生发展的影响;进一步用错误发现率(False Discovery Rate,FDR)方法进行多重校正;采用单体型和遗传风险评分方法分析基因遗传变异累积效应对肝癌易感性影响;在传统Logistic回归中引入交互项计算相乘交互,使用Logistic回归结合Delta方法计算相加交互,探索遗传变异与环境因素、遗传变异之间对肝癌发生发展的两两交互作用;应用多因子降维(MDR)和分类回归树(CART)分析HOTAIR调控通路遗传变异间、遗传变异-环境因素高阶交互作用对肝癌易感性影响;运用四向分解法探讨环境因素在各基因遗传变异与肝癌关联中的交互效应和中介效应以及各成分的贡献率大小。结果:1.本研究共纳入1453例原发性肝癌病例和1646例健康对照。多因素Logistic回归分析结果显示,慢性HBV感染和肝癌发病风险有关,关联OR值(odd ratio,OR)和95%置信区间(95%confidence interval,95%CI)为14.46(95%CI=12.08~17.65);吸烟和饮酒也与肝癌的发病风险有关联(OR=2.76,95%CI=2.22~3.43;OR=2.27,95%CI=1.82~2.82)。2.HOTAIR基因rs12427129、rs3816153和PTEN基因rs2735343显性模型下与肝癌发病风险有关联。调整潜在混杂因素后,个体携带rs12427129 T等位基因与C等位基因相比降低肝癌发病风险(OR=0.64,95%CI=0.51~0.80,P<0.001);与携带GG基因型相比,个体携带rs3816153GT+TT基因型会增加肝癌风险(OR=1.22,95%CI=1.01~1.46,P=0.039),携带GC+CC基因型个体降低肝癌发病风险(OR=0.76,95%CI=0.61~0.94,P=0.012)。单体型分析结果显示,HOTAIR TG单体型携带者相比CG单体型降低肝癌发病风险(OR=0.24,95%CI=0.14~0.40,P<0.001);相比携带EZH2 GCCT单体型,GTCC单体型携带者降低肝癌发病风险(OR=0.75,95%CI=0.65~0.89,P=0.001)。遗传风险评分结果表明,肝癌发病风险随着遗传风险评分等级增大而增加,其中6-7个风险评分等级风险最大(OR=3.12,95%CI=1.95~5.00,P<0.001)。3.遗传变异与环境因素、遗传变异间两两交互作用对肝癌发生分析结果显示,HOTAIR rs12427129与饮酒存在有统计学意义的相乘交互作用,与慢性HBV感染存在相乘相加交互作用;HOTAIR rs3816153与慢性HBV感染存在相加交互作用;PTEN rs2735343与癌症家族史之间存在相加交互作用,与慢性HBV感染存在相加交互作用(P值均小于0.05);HOTAIR rs3816153与EZH2 rs80052686之间存在相乘和相加交互作用(Pmul=0.033,Padd=0.045),与EZH2 rs12670401之间存在临界统计学意义的相乘和相加交互(Pmul=0.072,Padd=0.074)。4.采用MDR分析遗传变异与环境因素、遗传变异间高阶交互作用对肝癌发生影响,遗传变异与环境因素MDR结果显示慢性HBV感染、HOTAIR rs12427129和rs3816153存在交互作用,该模型训练样本准确度为0.7939,验证样本准确度为0.7922,交叉检验一致性10/10,置换检验P<0.001;遗传变异间MDR结果最优模型EZH2 rs12670401、rs80052686和PTEN rs2735343,对应各项指标分别为0.5568、0.5434、10/10和P<0.001,提示3个遗传变异之间存在交互作用。5.采用CART分析遗传变异与环境因素、遗传变异间高阶交互作用对肝癌发生影响,遗传变异与环境因素CART分析显示慢性HBV感染、吸烟和PTEN rs2735343存在交互作用;遗传变异间CART分析结果显示HOTAIR rs12427129、EZH2 rs12670401和PTEN rs2735343之间存在交互作用。6.应用四向分解法分析遗传变异-环境因素、遗传变异间的中介效应,调整混在因素结果显示,HOTAIR rs12427129、rs3816153和PTEN rs2735343与慢性HBV感染对肝癌发生的效应主要归因于参考交互效应,超额相对危险度分别为0.91(95%CI=0.38~1.45,P=0.001)、-0.30(95%CI=-0.48~-0.11,P=0.002)和0.52(95%CI=-0.48~-0.11,P=0.037);rs2735343与吸烟对肝癌的效应主要归因于参考交互作用,超额相对危险度为0.28(95%CI=-0.03~0.58,P=0.074),贡献率为76.58%(P=0.008);rs2735343和饮酒纯中介效应对肝癌影响有临界统计学意义(超额相对危险度=0.04,95%CI=-0.00~0.07,P=0.065)。7.EZH2 rs12670401隐性模型(CC vs TT+TC)会增加肝癌患者形成门静脉癌栓风险(OR=1.90,95CI=1.42~2.56,P<0.001),rs12670401分别与吸烟和饮酒对门静脉癌栓形成存在相乘和相加交互作用(P值均小于0.001);rs12670401与癌症家族史之间对门静脉癌栓形成存在有统计学意义相乘交互和临界统计学意义相加交互作用(Pmul=0.005;Padd=0.051)。rs12670401与吸烟对肝癌患者发展为TNM晚期风险存在有统计学意义相乘和相加交互作用(P均小于0.05);rs12670401与饮酒之间对患者发展为TNM晚期风险存在有统计学意义相乘交互和临界统计学意义相加交互(Pmul=0.034;Padd=0.050)。结论:本研究通过遗传关联性分析发现HOTAIR调控通路遗传变异rs12427129、rs3816153和rs2735343与肝癌发生密切相关。慢性HBV感染分别与HOTAIR rs12427129、rs3816153和PTEN rs2735343,饮酒与rs12427129,癌症家族史与rs2735343之间存在的两两交互作用会影响肝癌的发生。分析影响肝癌发生的遗传因素交互时,除发现HOTAIR rs3816153分别与EZH2 rs12670401、rs80052686存在两两交互外,本研究还发现EZH2 rs12670401、rs80052686和PTEN rs2735343;HOTAIR rs12427129、EZH2 rs12670401和PTEN rs2735343之间存在高阶交互,其复杂的交互作用影响肝癌的易感性。进一步研究发现EZH2 rs12670401遗传变异及其与环境因素(吸烟、饮酒和癌症家族史)交互效应影响肝癌预后(TNM分期和门静脉癌栓)。本研究结果可为进一步肝癌发病机制提供新的思路和理论基础,对寻找肝癌潜在的治疗靶点提供参考方向,但本研究发现遗传变异与肝癌关联仅限于统计层面,进一步通过生物信息学功能预测HOTAIR-EZH2-TP53-PTEN影响肝癌发生发展潜在的生物学机制,该结果仍需要进一步分子生物学功能实验验证。
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