低频遗传变异与乳腺癌易感性的关联研究

摘要

在世界范围内，乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤，据估计，2012年女性新发乳腺癌逾167万例，占所有新发恶性肿瘤的25.1％;由乳腺癌导致的死亡逾52万例，占所有恶性肿瘤引起死亡的14.7％。2015年中国女性乳腺癌新发约26.86万例，占所有新发肿瘤的15.09％，死亡约6.95万例，占所有肿瘤死亡的6.94％。早期乳腺癌患者五年生存率较高，而晚期乳腺癌患者的复发和远处转移率高，预后差。因此，识别乳腺癌高危人群，针对性地对其开展三级预防，从而控制乳腺癌的发病，并早期发现和治疗乳腺癌患者，降低乳腺癌的复发率和远处转移率，改善乳腺癌的预后，是开展乳腺癌防治的重要策略。
　　作为一种多病因的复杂性疾病，乳腺癌的发病机制复杂，虽然目前尚无明确的致病因素，但普遍认为环境和遗传因素均参与其中。遗传因素中被人们所熟知的大致有三类，即高外显率变异、中外显率变异和低外显率变异。高外显率变异是指人群分布频率极低但具有极高发病风险（5～20倍）的变异;中外显率变异是指在人群中分布频率较低，最小等位基因频率通常介于0.5％～1％之间，具有较高患病风险（2～4倍）的变异;低外显率变异是指在人群中具有较高的频率分布，但该基因的作用微弱，携带者患病风险一般低于1.5倍的变异。一些高外显率和中外显率的基因，如抑癌基因BRCA1/BRCA2，以及在DNA损伤修复通路中发挥作用的基因ATM、CHEK2、PALB2和RIP1等基因的突变可显著增加乳腺癌的发病风险。据统计，大约有25％的家族性乳腺癌的发病可归因于这些基因的突变。作为一种用于筛选易感位点的强有力的研究方法，全基因组关联研究(Genome-Wide Association Study，GWAS)迄今为止已发现了上百个与乳腺癌发病相关的易感性位点，这些易感位点从遗传学的角度解释了乳腺癌发病的部分原因。然而，GWAS所发现的遗传变异通常为常见的变异，最小等位基因频率（Minor alle frequency，MAF）＞0.05，其效应相对较弱，故仅能解释复杂疾病一部分的遗传度。目前发现的这些常见变异仅能解释大约16％的乳腺癌的发病风险。并且高外显率易感基因在一般人群中的突变频率极低，因此也仅能解释解释不到5％的散发性乳腺癌患者。而越来越多的研究表明，低频遗传变异对乳腺癌发病的效应可能更大，对这些遗传变异的探索或许能解释复杂疾病遗传度的的缺失(missing heritablity)。因此，本课题拟开展基于二代测序筛选技术的外显子关联研究(exome-wide association study，EXWAS)从而系统研究低频遗传变异与乳腺癌易感性之间的关联。
　　本课题采用两阶段病例对照研究设计:初筛阶段所纳入的病例为1，064例2004年1月～2010年4月在江苏省人民医院、江苏省肿瘤医院和南京市鼓楼医院连续收治的经组织病理学确诊的新发乳腺癌患者;对照为1，125例2004年～2006年在江苏省武进区参与社区慢性非传染性疾病筛查的人群中随机选取的与病例年龄频数匹配的健康女性个体。验证阶段纳入了来源于上述医院及南京市妇幼保健院的1，040例乳腺癌病例及1，240例健康女性对照。
　　初筛阶段采用美国Illumina公司的Infinium(@) HumanExome Beadchip外显子芯片对1，064例乳腺癌病例及1，125例健康对照进行基因分型，该芯片包含了来自12，000多位个体的全基因组和外显子组测序数据中的247，870个遗传变异。根据研究对象的纳入排除标准及研究数据完整性，共1，032例病例和1，063例对照的65，282个遗传变异进入后续分析，后期采用Logistic回归模型在相加模型下计算遗传变异的关联P值、比值比(odds ratio，OR)及其95％可信区间(confidence interval，CI)。满足以下要求的位点纳入验证阶段:(1)基因分型分簇图清楚;(2)单个位点相加模型下Logistic回归分析的P值≤1.0×10-3;(3) MAF在0.1％～5％之间;(4)非同义或位于剪接位点的变异;(5)满足上述标准的位点之间连锁不平衡程度较高(r2＞0.8)时，纳入P值最低的位点。除对单个遗传位点进行分析外，还运用两种方法进行了基于基因的关联分析:Burden test和SKAT-O，二者的MAF界值均为5％，共纳入13，001个基因进行分析。
　　最终本课题发现了两个与乳腺癌发病风险显著相关的低频遗传变异:位于染色体6p21.33区域FKBPL基因上的低频遗传变异rs200847762及位于染色体7q22.1区域ARPC1B基因上的低频遗传变异rs1045012: rs200847762 G＞A，OR=0.34,95％ CI=0.20-0.57,P=4.31×10-5; rs1045012，G＞C，OR=0.56,95％CI=0.43-0.74，P=4.30×10-5)。分层分析提示，rs200847762的变异等位基因对ER阳性乳腺癌的保护作用更强(OR=0.18，95％ CI=0.06-0.42，P=3.72×104，异质性检验P=0.041)。条件分析(Conditional analysis)提示，该两个遗传变异为染色体6p21.33、7q22.1区域乳腺癌易感性的独立效应位点。
　　本课题首次在全外显子范围内筛选了与乳腺癌易感性相关的低频遗传变异，对于识别乳腺癌的遗传易感因素，探讨乳腺癌的遗传易感机制，指导乳腺癌高危人群的筛查和乳腺癌的早期诊断提供了科学依据，为乳腺癌发病机制研究提供了一定的线索。

目录

声明

摘要

前言

材料与方法

1、研究对象

2、研究方法

3、实验方法

4、数据处理与分析

结果

1、研究对象的一般特征

2、基于单个位点的关联分析

3、基于基因的关联分析

讨论

总结

参考文献

综述 乳腺癌遗传易感性研究进展

附录

已发表论文

致谢