文摘
背景。肺癌是癌症相关死亡的主要原因之一。放射治疗,单独或与化疗,仍然是主要的治疗非小细胞肺癌(NSCLC)患者。有变化与非小细胞肺癌患者如何应对放射治疗和治疗的毒性。DNA修复基因多态性与癌症发展;然而,他们与放射治疗结果是未知的。我们假设gDNA修复基因变异可能影响放射治疗非小细胞肺癌患者的疗效和毒性。方法。486与非小细胞肺癌患者的组织学证实是从中国医科大学盛京医院招募从2015年7月到2019年9月。十一个潜在功能的单核苷酸多态性(snp)在四个DNA修复基因(XRCC1,XRCC2,XPD,MSH2)在这些患者的基因。多因素logistic回归分析用于评估之间的关系这些snp和放射治疗的疗效和毒性。结果。三个单核苷酸多态性,rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD),都与放射治疗的疗效显著相关。的等位基因频率rs25487 CC基因型(或= 0.457,95% CI = 0.259 - -0.804, )和rs3218556 AG)或AA基因型(AG)基因型:= 0.664,95% CI -0.999 = 0.442, ;AA基因型:或= 0.380,95% CI -0.795 = 0.181, )响应组均显著高于nonresponse组。rs13181,放射治疗疗效与杂合的基因型相关GT(或= 1.663,95% CI -2.614 = 1.057, )。统计学意义之间的关联辐射诱导毒性反应和rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD)也被观察到。rs13181GT基因型与低毒性反应比TT基因型(或= 1.680,95% CI -2.728 = 1.035, )。结论。变体rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD所有导致放射治疗非小细胞肺癌患者的疗效和毒性。我们的发现可能阐明DNA修复基因的预测价值与非小细胞肺癌患者放疗后的预后。应该进行进一步的调查更多的基因和样品确认我们的发现。
1。介绍
肺癌占全球大部分癌症患者和癌症相关死亡的主要原因是1]。有960万个癌症相关的死亡人数为2018,其中18.4%是由肺癌(2]。在中国,约有28%和23%的癌症相关的死亡在2012年因肺癌发生在男人和女人,分别。非小细胞肺癌(NSCLC),包括肺腺癌(LUAD)和肺鳞状细胞癌(LUSC),占大约85%的肺癌(3]。与更好地了解肿瘤生物学、有突破治疗肺癌。然而,放射治疗,单独或与化疗,仍然是许多患者的主要治疗或姑息治疗,尤其对局部晚期非小细胞肺癌患者不能手术切除。通常会有显著差异在治疗效果和不良反应在接受标准的放射治疗非小细胞肺癌患者4,5]。个体间遗传变异的主要原因或肿瘤对放射治疗的敏感性的差异(6]。
电离辐射导致细胞死亡主要通过创建双链断裂(双边带)7)或通过细胞膜损伤(8]。研究表明,DNA修复基因,如ERCC1(9),XRCC1(10),而XPA(11],不同修复过程中发挥关键作用,在细胞DNA损伤后调用。有几个人体DNA修复途径,其中核苷酸切除修复(NER),错配修复(MMR),和同源重组(人力资源)系统修复受损DNA后交联链的形成,而基本切除修复(BER)通路维修之前交联链的形成。XRCC1和XRCC2分别参与数量和人力资源的途径,和与癌症的发生有关12,13]。傻瓜同族体2 (MSH2)MMR通路的重要组成部分,起着重要的作用在肿瘤疾病的发展14]。的着色性干皮病D组(XPD)基因,另一个重要的DNA修复基因,据报道为人类癌症的风险(15]。
虽然在DNA修复基因多态性之间的关系和癌症的发展已经在先前的研究探讨,很少有报道调查基因多态性之间的相互关系和辐射敏感度或在非小细胞肺癌患者放疗毒性。探索DNA修复基因变异之间可能存在的相关性和放疗敏感性和毒性有关,我们评估11单核苷酸多态性(snp)在四个DNA修复基因(XRCC1,XRCC2,XPD,MSH2)。
2。材料和方法
2.1。研究人群
在这项研究中,共有486个组织学证实NSCLC患者从中国医科大学盛京医院从2015年7月到2019年9月。这些病人的详细特征描述表1。入选标准如下:(1)患者诊断为原发性非小细胞肺癌和不合格的外科手术;(2)病人肺活检,证实组织病理学诊断为非小细胞肺癌;(3)病人的标准剂量放疗;(4)没有复发性疾病的患者;(5)病人没有其他恶性肿瘤或放射治疗的历史。所有参与者或家庭成员签署知情同意书之前血液收集和分析。本研究经伦理委员会批准的中国医科大学盛京医院。
2.2。放射治疗和评价
所有患者治疗三维适形放射治疗(3比较或调强放射治疗(IMRT),总辐射剂量50 - 70 Gy。后续进行对所有病人放射治疗三个月后,和他们对治疗的反应是评估使用计算omography (CT)根据响应评估标准在实体肿瘤(RECIST)的指导方针。有四类响应定义:完全缓解(CR),部分响应(PR),稳定的疾病(SD)和进步的疾病(PD) (16]。在目前的研究中,CR和公关被分组为“反应”,而SD和PD被分组为“nonresponders。“辐射引发的不良反应分级根据肿瘤放射治疗组或欧洲癌症研究组织和有效性(RTOG / EORTC)的指导方针。等级0和1级反应患者认为“低毒反应”和那些成绩2 - 5的反应,“高毒反应。”
2.3。选择单核苷酸多态性和基因分型
四个DNA修复基因,XRCC1,XRCC2,MSH2,和XPD,曾被证明是积极与癌症的发展,选择进行分析。单核苷酸多态性基因型从1000人基因工程下载(https://www.internationalgenome.org/使用Haploview 4.2)和分析软件(https://www.broadinstitute.org/haploview/haploview)。候选snp,符合以下标准包括:(1)单核苷酸多态性有轻微的等位基因频率(加)> 0.1在北京汉族(慢性乙肝);(2)单核苷酸多态性与一个潜在的功能,如错义变化导致氨基酸的变化或在场的5′和3′未翻译区(utr)可能影响转录因子结合位点(TFBS)活动;(3)单核苷酸多态性,在以前的相关研究报道。由于使用这些选择标准,共有11个潜在功能的单核苷酸多态性DNA修复基因。其中包括4XRCC1单核苷酸多态性(rs25487(外显子10),rs25489(外显子9),rs1799782(外显子(6)和rs3213245 (5′UTR)), 3XRCC2单核苷酸多态性(rs3218556 (3′UTR), rs3218544 (3′UTR) rs3218385 (5′UTR)), 2MSH2单核苷酸多态性(rs2303424(外显子16)和rs2303425 (5′UTR)),和2XPD单核苷酸多态性(rs13181(外显子10)和rs238419 (3′UTR))。
基因组DNA提取所有的病人使用TIANamp基因组DNA工具包(Tiangen生物技术,北京)。都使用了TaqMan PCR方法和应用生物系统公司7500快速实时PCR系统(美国应用生物系统公司,培育城市,CA)根据制造商的指示。预先设计的SNP-genotyping测定混合物,含有PCR引物和探针,应用生物系统公司提供的。PCR扩增混合制备如下:25μL主混合(应用生物系统公司),10μL的DNA, 15μL (ddH2o .放大在下列条件下进行:50°C 2分钟,10分钟95°C, 40 95°C的周期为15秒,60°C 1分钟。三个负控制(没有DNA)和三个积极的控制在每一个96孔板被用来确保PCR扩增的准确性。此外,10%的随机重复样本用于质量控制。
2.4。统计分析
使用SPSS 22.0统计分析软件SPSS,芝加哥,美国)。哈迪温伯格平衡被用来评估所有snp会见了集团表示。多因素logistic回归应用于评估之间的联系单核苷酸多态性和放射治疗的效果以及辐射诱导毒性反应在调整了年龄、性别、吸烟史、肿瘤组织学,家族史,化疗。一个 被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
3.1。病人和临床结果的特征
486非小细胞肺癌患者的临床特点及人口统计描述表1。男性患者的比例(67.5%)大于双女性患者的比例(32.5%)。所有病人的平均年龄是62(从33 - 84)。大约一半的患者有吸烟史。有307(63.2%)例鳞状细胞癌和腺癌179例(36.8%)病例。七十六名患者(15.7%)有癌症家族史和383年(78.8%)曾接受过化疗的。放射治疗的反应率为48.1%。
3.2。之间的关联候选snp和放射治疗的效果
之间的关联候选snp和NSCLS患者对放疗的反应如表所示2。所有的候选snp达到平衡根据哈迪温伯格平衡测试( ,数据未显示)。单核苷酸多态性rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD)都表现出显著的协会与放射治疗的疗效。rs25487 CC基因型的等位基因频率(或= 0.457,95% CI -0.804 = 0.259, )和rs3218556 AG)或AA基因型(AG)基因型:= 0.664,95% CI -0.999 = 0.442, ;AA基因型:或= 0.380,95% CI -0.795 = 0.181, )响应组明显高于nonresponse组。rs25487,尽管CT和CC基因型之间的反应率没有统计学意义( ),高响应率也观察到当比较CT + CC基因型与CC基因型,使用一个占主导地位的模式。rs13181,更好的放疗疗效与杂合的基因型GT(或= 1.663,95% CI -2.614 = 1.057, )。之间没有明显关联其他单核苷酸多态性和放射治疗的疗效。
3.3。候选人之间的联系单核苷酸多态性和辐射诱导毒性反应
候选snp和辐射诱导毒性反应之间的关系如表所示3。之间的显著关联辐射诱导毒性反应和rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD)被观察到。rs25487,基因型CT、TT和CT + TT与严重的毒性反应有关CC基因型(相比, )。rs3218556,口服补液盐与AG)为例,AA和AG) + AA基因型与纯合子CC基因型分别为0.605 (95% CI -0.924 = 0.396, ),0.279 (95% CI -0.675 = 0.116, ),和0.540 (95% CI -0.805 = 0.362, ),分别。rs13181GT基因型与低毒性反应与TT基因型(或= 1.680,95% CI -2.728 = 1.035, )。
4所示。讨论
非小细胞肺癌是癌症相关死亡的主要原因。放射治疗是一种重要的治疗非小细胞肺癌患者,尤其是对晚期非小细胞肺癌患者。然而,在放射治疗的疗效有显著差异以及辐射诱导毒性反应的发生率。识别的关键决定因素影响疗效和毒性是至关重要的放射治疗非小细胞肺癌患者的疗效。尽管许多研究都报道称,DNA修复基因的遗传多态性与癌症的发展,他们的协会与放射治疗的结果仍然是未知的。在目前的研究中,我们表明,rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD)与放射治疗非小细胞肺癌患者的疗效和毒性。
四个DNA修复基因的潜在功能的变化是补充表中列出1。rs25487的变化(c。1196一个 > G, p. Gln399Arg), rs25489 (c.839G > A, p. Arg280His), rs1799782 (c.580C > T, p. Arg194Trp) ofXRCC1基因,rs2303424 (c。2744一个 > G, p. Gln915Arg) ofMSH2基因和rs13181 (c。2251一个 > C, p. Lys751Gln) ofXPD基因引起氨基酸的变化,然后影响蛋白质的生物功能。此外,其他变异位于5′和3′utr可能影响转录因子结合位点(TFBS)活动,然后影响DNA修复基因的表达。所有的变异可能影响放疗的临床结果通过这些两种方式。
许多遗传变异,参与DNA损伤修复和调节氧化应激与放疗相关联的结果(17]。XRCC1系统的一个重要组成部分,据报道,与非小细胞肺癌的风险增加有关不吸烟的女性患者接触史的烹饪油雾(10]。基因多态性XRCC1-194年和XRCC1-399也与非小细胞肺癌的风险18]。王等人。19)报道,的存在XRCC1rs25489对原发肿瘤疗效有显著影响放疗结束时,可能作为生物标志物对放射治疗的疗效。翟et al。20.)发现鼻咽癌(NPC)患者携带XRCC1密码子399 Gln / Gln基因型有较高的肿瘤放疗后回归。另一项研究显示,在114例NPC,XRCC1rs25487 GA基因型有关三年级三年级皮炎和粘膜炎。在这项研究中,一个重要的协会也观察到rs25489 CC基因型和高响应率之间的放射治疗以及较低的毒性反应。虽然三个单核苷酸多态性(rs25489 rs1799782, rs3213245)XRCC1也是基因分型,没有观察到显著的关联。由于这一事实XRCC1rs25487显然是重要的辐射敏感性和由此产生的毒性反应,它可以被视为一种生物标志物,可用于预测放疗的临床结果。
三个单核苷酸多态性(rs3218556 rs3218544和rs3218385)XRCC2参与人力资源的途径,同时进行了对可能与放射治疗非小细胞肺癌患者的疗效和毒性。其中,只有rs3218385显示重要的协会与放射治疗的疗效和毒性。Popanda et al。7)建议没有急性毒性和皮肤的风险之间的关系XRCC2乳腺癌患者接受放疗的变化,这与我们的研究结果不一致。然而,阴et al。21)228年六个潜在功能的基因单核苷酸多态性与非小细胞肺癌患者曾接受的放射治疗和发现XRCC2R188H snp是整体生存的独立预后因素。秦et al。22)还发现,XRCC2缺乏对辐照癌细胞更敏感在体外和猜测的抑制XRCC2表达式或活动代表一个潜在的治疗策略对提高局部晚期直肠癌患者术前放疗反应。这些结果强烈建议XRCC2不仅起着重要的作用在癌症的发展,也在放射治疗的结果。
MSH2是一个重要的MMR基因和一些研究表明,变化MSH2与放疗敏感性和直肠癌患者的疾病进展23,24]。然而,目前的研究发现,没有两个snp基因之间的联系(rs2303424和rs2303425)和放射治疗的疗效。谢et al。25)还发现,生存时间和之间没有相关性MSH2基因表达水平与非小细胞肺癌患者接受化疗,这与我们的研究结果是一致的。的单核苷酸多态性XPD基因已经被广泛研究并建议基因标记来预测响应辐射剂量和潜在指导个性化放射治疗(18,26]。这项研究还发现,XPDrs13181与非小细胞肺癌放疗后患者的进展和结果。患者携带rs13181 GT基因治疗与放射治疗有一个高水平的毒性反应加上低功效。
尽管积极的结果,本研究也有一些局限性。首先,我们无法解释DNA修复基因变异影响放射治疗的结果。其次,太少的snp基因分型。我们选择基于三个标准的潜在功能的单核苷酸多态性,snp并没有涵盖所有整个基因的snp。第三,样本容量仍然太小。在这项研究中,我们未能复制之间的联系MSH2和非小细胞肺癌患者。这可能是由于在不同的人口遗传异质性和少量的样本包括在内。第四,基因基因和基因-环境交互作用分析。此外,一些其他重要的基因,如自动取款机基因的dna损伤传感(27),ATG16L2自噬相关基因(28),而RUNX3(29日蛋氨酸代谢通路中的基因,已报告与NSCLS的结果,并不包括在这一研究。
总之,我们已经确定了与非小细胞肺癌患者携带rs25487 (XRCC1),rs3218556 (XRCC2)和rs13181 (XPD)单核苷酸多态性,它似乎对放射治疗的疗效和毒性。我们的发现可能有助于理解研究DNA修复基因的预测价值在放疗后与非小细胞肺癌患者的预后。进一步的调查应该进行更多的基因和样品确认我们的发现。此外,应该实现更多的研究来解释潜在的分子机制来解释这些多态性影响对放疗的反应,与非小细胞肺癌患者的前瞻性临床试验。
数据可用性
所使用的统计数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项研究得到了国家自然科学基金(批准号81871465和81871465)和345人才项目。
补充材料
补充表1:基因组功能XRCC1的十个snp, XRCC2, MSH2和XPD基因。(补充材料)