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目的: 肺癌的发病率在我国逐年递增,约占肿瘤发生率的16%,其发病率和病死率在大城市居恶性肿瘤的首位。虽然目前针对肺癌治疗的方法和手段较多,但肺癌的5年生存率在过去的20年中仍无明显增加。吸烟被认为是肺癌的主要原因之一,但近年来大量遗传学研究发现,遗传因素在肺癌发生、发展和预后方面均起到了重要作用。而单核苷酸多态性(SNP)是遗传学最常见的改变,大量的研究,尤其是近年来全基因组关联研究(GWAS),提示SNP可以影响肺癌的遗传易感性。 DNA双链断裂(DSB)修复是基因组在受到外界损伤后维持稳定的重要保护途径,同时也是肿瘤细胞在放疗后损伤修复的主要途径,是影响放射敏感性的主要因素,DSB修复通路主要有同源重组(HR)和非同源末端连接(NHEJ)两种。而对于基因组而言,基因上SNPs的变化是影响基因功能改变主要遗传学变异。在DSB同源重组修复通路上,BRCA1(17q21),BRCA2(13q12.3),PALB2(16p12.2),ATM(11q22-q23), CHEK1(11q24.2), CHEK2(22q12.1), RAD51(15q15.1),γH2AX(11q23.3),TP53BP1(15q15-q21),TP53(17p13.1)等因子参与了损伤信号识别、传导、定位,修复因子的募集以及修复开始等一系列过程。我们假设位于这些相关因子的基因编码区的SNP可能改变相应的蛋白的表达或活性,导致个体DNA修复能力发生变化,从而影响肺癌发生,同时也可能影响肺癌的放射敏感性及放射性肺损伤的修复。 本研究采取以医院为基础的病例对照研究方法,采用荧光定量PCR方法进行SNP的基因分型。研究的第一部分选取肿瘤蛋白p53绑定蛋白1(TP53BP1)基因上的三个SNPs位点rs2602141,rs560191和rs689647多态性以及TP53基因的rs1042522多态性作为研究位点,分别探讨这些单核苷酸多态性对中国肺癌遗传易感性的影响。基于选取位点所在基因功能与放射损伤修复相关,可能同时和肺癌的放射敏感性和放射性肺炎相关。所以本研究的第二部分是筛选出病例中的放疗病人,测量放疗前后的肿瘤大小,区分出放射敏感和放射不敏感的病例并分组统计,了解两个位点与放射敏感性的关系。第三部分同样的方法探讨基因多态性与放射性肺炎的相关性。同时采用叉生分析方法分析两个基因的交互作用对肺癌易感性、放射敏感性和放射性肺炎的影响。 方法: 本研究所有对象为相互间无血缘关系的辽宁地区汉族肺癌患者,均签署知情同意书,提供血液标本同时,完成流行病学调查。第一部分采用病例对照研究方法,来自中国医科大学附属第一医院、沈阳军区总医院和辽宁省肿瘤医院的476名原发性肺癌患者,有明确的病理诊断,413名对照同样来自上述医院同期就诊的非肿瘤患者,按性别、年龄(±5岁)与病例频数匹配。所有病例和对照均在2009年12月至2011年9月期间募集。 采用统一制定的调查表,由两名培训的调查员对病例及对照进行流行病学调查,调查内容包括每个研究对象详细的人口学资料,吸烟史,饮食等生活习惯,家族患癌史,职业史等。非吸烟者指终生吸烟少于100支的个体。所有调查资料经过反复检查、核对和编码后,用Excel软件进行数据录入。 经过放疗的病人,用放射治疗计划系统计算放疗前肿瘤体积(GTVpre)、放疗4000cGy后的肿瘤体积(GTVmid)。用下面公式计算肿瘤缩小率(R)。 R=GTVpre-GTVmid/GTVpre 再根据R的中位数确定放射敏感性的分界点,区分放射敏感和放射不敏感的病例,进行统计学分析。 诊断放射性肺炎时必须排除肺内感染、药物性间质性肺炎及肺内病变进展。肺损伤评价按NCI CTC3.0急性放射性肺炎标准评价。0级:症状体征同疗前,无弱显变化;1级:无明显的呼吸道症状,仅X线片有炎症表现;2级:持续性咳嗽需用麻醉性镇咳药,未影响日常生活;3级:严重咳嗽,麻醉性镇咳药无效,严重影响正常生活,或需要间断吸氧或应用皮质激素;4级:严重呼吸功能不全/持续吸氧或辅助通气,危及生命;5级:严重的放射性肺炎致死。观察终点:≥2级放射性肺炎。评价有两位中高级放射治疗专业医师共同完成。放疗过程中对是否出现放射性肺炎情况进行登记随访。 所有参与研究的个体外周血标本采集使用枸橼酸钠抗凝试管,每人采血约2ml,经-20℃或-80℃冰箱的冻存,集中进行基因组DNA提取,方法采用酚-氯仿法,提取后测OD值确定DNA的原始浓度,再倍比稀释到30-100ng/μl的终浓度备用。采用Taqman real-time PCR方法进行单核苷酸多态性的基因分型。 流行病学调查质量控制:所有调查员都接受为期一周的的标准化培训:使用统一的简明易懂的调查表;流行病学学科专家监督指导;随机抽取10%的样本二重调查,并与原始记录核对;随机抽取10%的病历,检查其完整性和准确性;编制编码手册,以检验调查表编码情况并评价数据录入工作;记录调查过程中遇到的所有问题;为减少误差,对病例和对照的调查工作在报告后2个月内完成;编制包含详细的收集、分析、保存和运输等内容的手册。 实验室质量控制:进行基因分型时实验者对于标本的病例或对照状态未知,随机选择10%的样本进行盲法重复测量;Taqman法检测SNP时在每个96孔板检测单元中分别设立阴性对照和重复标本作为质量控制。 利用SPSS13.0软件进行数据整理分析,所有的统计检验均为双侧概率检验,以P<0.05为有统计学显著性差异。以x2检验检查比较人口学特征、相关危险因素暴露及SNPs基因型在病例与对照之间分布的差异;以拟合优度x2检验检查对照的Hardy-Weinberg分布平衡情况;以单因素和多因素logistic回归计算比值比(0R)及95%可信区间(CI)表示相对危险度;采用叉生分析计算基因-基因、基因-环境之间的交互作用。用Haploview软件计算SNPs的连锁不平衡指数,利用SHEsis在线平台构建单体型。 结果: 本研究第一部分探讨TP53BP1基因的rs560191(Glu353Asp,C>G),rs2602141(Gln1136Lys,G>T)和rs689647(G412S,T>C)单核苷酸多态性、TP53基因的rs1042522(Pro72Arg,C>G)单核苷酸多态性与肺癌危险度的关系,并探讨两基因间交互作用对肺癌危险度的影响。结果发现TP53BP1基因的rs560191、rs2602141和rs689647单核苷酸多态性完全连锁不平衡(r2=1),也就是rs560191,rs2602141和rs689647三个位点只有两种单体型,C-G-T(野生型)和G-T-C。以rs2602141的分型情况进行logistic回归分析表明,相对于G/G基因型,携带G/T基因型的OR及95%CI为1.62和1.15-2.28;携带T/T基因型的OR及95%CI为2.20和1.50-3.22;合并G/T和T/T后的OR及95%CI为1.81和1.31-2.50。调整年龄、性别、吸烟状况等因素后上述OR及95%CI分别为1.81(1.27-2.59)、2.69(1.80-4.03)和2.36(1.67-3.35),提示rs2602141单核苷酸多态性的T等位基因是肺癌的风险等位基因,G-T-C单体型的个体发生肺癌的危险增加。进一步根据组织学分层发现,T/T基因型增加鳞癌风险OR=2.82,95%CI=1.71-4.64,同时G/T和T/T基因型增加腺癌风险OR=2.28,95%CI=1.37-3.79,1.29-4.03,而小细胞肺癌和对照组无显著的统计学差异。以同样方法对rs1042522多态性分型的结果进行x2检验显示C/C、C/G和G/G基因型在病例和对照组上的分布存在显著差异(P=0.02),logistic回归分析表明,G/G基因型是肺癌的保护性因素OR=0.52,95%CI=0.34-0.79。在组织学分层后显示,腺癌C/G(OR=0.61,95%CI=0.40-0.92)和G/G(OR=0.48,95%CI=0.28-0.80)基因型均是保护性因素,在小细胞癌,G/G基因型也表现出保护作用OR=0.52,95%CI=0.29-0.93。再进行两基因的基于相加模型的交互作用分析,分别以rs2602141的G/G基因型和rs1042522的G/G基因型为对照,合并另外两个基因型,分析得到两基因有交互作用(OR=2.73,P=0.001),但交互作用超额危险度(RERI)较小,为0.18,说明交互作用较弱,测得的风险可能主要由两基因单独贡献,尤其是rs2602141(OR=1.97,P=0.046)。同样,在进行基因-环境交互作用分析时发现,rs2602141和吸烟之间存在交互作用(OR=3.03,RERI=1.29)。利用构建单体型原理构建两基因的等位基因组合,发现,rs1042522-rs2602141的风险等位基因组合—C-T组合明显增加肺癌风险(OR=1.66,95%CI=1.35-2.05);同时,G-G组合是肺癌保护性因素(OR=0.70,95%CI=0.56-0.88)。再增加吸烟因素进行进一步分析,结果显示C-T-吸烟组合进一步增加肺癌风险(OR=2.87,P=6.34×10-11),同样G-G-不吸烟组合则进一步降低患癌风险(OR=0.44,P=1.48×10-6) 本研究第二部分探讨TP53BP1基因的三个单核苷酸多态性位点、TP53基因的rs1042522单核苷酸多态性位点与放射敏感性的关系。能够取得放疗后肿瘤变化信息的共99个病例,经前述公式计算得到肿瘤缩小率,所以把肿瘤缩小30%作为放射敏感性的分界点,大于30%为放射敏感,小于30%为放射不敏感,分析后发现,无论是TP53BP1基因的三个单核苷酸多态性位点,还是TP53基因的rs1042522单核苷酸多态性位点都与放射敏感性无关联。再进行两基因的交互作用分析,发现两基因交互作用和放射敏感性也没有相关性。 本研究第三部分探讨上述两基因多态性与放射性肺炎的相关性。在本组病例中共有23个明确诊断放射性肺炎的病例,以同样接受放射治疗的未出现放射性肺炎的肺癌病人做为对照,统计后发现,rs2602141和rs1042522多态性均与放射性肺炎无相关性。两基因交互作用仍与其无相关。 结论: 1、TP53BP1基因的rs560191、rs2602141和rs689647单核苷酸多态性完全连锁不平衡,与肺癌易感性相关,rs2602141的T,rs560191的G,rs689647的C等位基因是肺癌的风险等位基因。 2、TP53的rs1042522单核苷酸多态性可能与肺癌发病相关,且与TP53BP1基因有交互作用。 3、所测的TP53BP1基因和TP53基因的多态性位点与非小细胞肺癌放射敏感性及放射性肺炎无相关,且无交互作用,但仍需加大样本量进一步验证。