DNA损伤修复及叶酸代谢基因单核苷酸多态与中国人群肺癌遗传易感性研究

摘要

肺癌以其高发病率和高死亡率引起人们的广泛关注。吸烟是导致肺癌的重要环境因素。吸烟产生的有害物质在代谢过程中可对细胞DNA造成各种损伤，引发重要功能基因突变而使细胞癌化。细胞内主要有四条DNA修复通路来维持基因组的稳定性，吸烟导致的DNA损伤主要由其中的核苷酸切除修复通路来修复。 基于候选通路的策略，我们选择了核苷酸切除修复通路上27个相关基因的298个SNP位点，利用illumina高通量分型技术对500个肺癌病例和517个正常对照进行了分型。在剔除掉分型成功率小于90％位点以及低频位点后，我们又以R方0.8的原则从剩下的200个SNP中选出了99个位点作为TagSNP进行随后的分析。 在单位点分析中，我们发现有10个位点和肺癌患病风险显示关联。在进行了多重校正后，有两个位点仍显示出关联显著性：MNAT1-rs973063(p=0.02)，PCNA-rs25406(p=0.03)；在随后进行的分层分析中，我们发现NER通路多个基因分别和年龄、性别、肿瘤家族史以及吸烟状况之间存在互作，提示该通路基因位点可能主要是通过和环境交互作用产生效应；我们还进行了单倍型的分析，结果发现PCNA和RPA1两个基因上的单倍型和肺癌易感性相关。 在多位点互作分析中，我们将关联显著的10个位点按其效应分作了风险和保护两组进行多位点联合作用分析，结果显示两组和肺癌患病风险之间存在显著的等位基因剂量-效应关系(p=0.001；p=0.003)。 我们又利用MDR软件，对所有TagSNP进行了非模型依赖的多位点互作分析。结果提示CSB-rs4253038，RPA1-rs1131636，ERCC1-rs2336219三个位点之间可能存在交互作用影响了肺癌易感性。 总之，本部分的研究首次尝试从整体上分析NER通路各基因多态和肺癌易感性的关系，发现了多个和肺癌易感性可能相关的SNP位点，同时这些位点的联合作用和肺癌发病风险之间存在显著的剂量-效应关系。 在四条DNA损伤修复通路中，碱基切除修复通路对吸烟过程中产生的DNA损伤修复的作用仅次于NER通路。烟草中特异亚硝胺等小分子致癌物形成的加合或氧化损伤即主要由该通路修复。 基因同样的候选通路策略，我们对该通路20个基因的226个SNP位点进行了分型，剔除分型失败和低频位点后，又以R方0.8的原则选出60个SNP位点作为其他位点的TagSNP进行随后的分析。 在单位点分析中，我们发现有6个位点和肺癌患病风险显示显著关联，但在进行permutation多重校正后，没有位点关联显示显著；在随后进行的分层分析中，我们发现LIG3和年龄分层之间，LIG1、PNKP和肿瘤家族史之间，MBD1和累积吸烟剂量之间分别存在显著互作，但没有发现该通路位点和性别以及吸烟状况之间的互作。随后的单倍型分析发现MBD1、MBD4以及REV3L三个基因的单倍型和肺癌易感性之间关联显著。 在多位点互作分析中，由于显著关联的6个位点中有5个显示为保护效应，我们仅将这5个位点做了多位点联合作用分析，结果显示这5个位点的联合作用和肺癌患病风险之间存在显著的等位基因剂量-效应关系(p=0.0005)。 用MDR软件，对所有TagSNP进行了非模型依赖的多位点互作分析。结果提示APEX2＿rs3136820，TDG rs4135042，MPG＿rs2541623三个位点之间可能存在交互作用影响了肺癌易感性。 总之，本部分的研究首次从整体上调查了BER通路各基因多态和肺癌易感性的关系，发现了多个和肺癌易感性可能相关的SNP位点，同时这些位点的联合作用和肺癌发病风险之间存在显著的剂量-效应关系。 修复通路和吸烟导致的DNA损伤之间没有直接关联，因此当前在肺癌遗传易感性的研究中不多。但该通路修复的是对细胞危害最大的双链断裂，该通路异常常会导致肿瘤的发生，因此也纳入了我们的调查范围。 我们选择了该修复通路上22个相关基因的318个SNP位点，进行了分型分析。在剔除掉分型成功率小于90％位点以及低频位点后，我们又以R方0.8的原则从剩下的209个SNP中选出了91个位点作为TagSNP进行随后的分析。 在单位点分析中，我们发现该通路有7个位点和肺癌患病风险显示显著关联。在进行permutation多重校正后，有2个基因上的三个位点仍显示出关联显著性：RAD52-rs11571378(p=0.002)，RAD52-rs1051672(p=0.04)和XRCC5-rs2241321(p=0.005)。在随后进行的分层分析中，我们发现双链断裂修复通路多个基因分别和年龄、性别、以及肿瘤家族史之间存在互作，和吸烟状况之间则没有发现很显著的互作，提示该通路基因位点可能主要是通过和除吸烟外的环境因素交互作用产生效应；我们还进行了单倍型的分析，结果发现RAD52和XRCC5两个基因上的单倍型和肺癌易感性相关。 在多位点互作分析中，我们将关联显著的7个位点按其效应分作了风险和保护两组进行多位点联合作用分析，结果显示两组和肺癌患病风险之间分别存在显著的等位基因剂量-效应关系(p=3×10-6；p=0.02)。用MDR软件进行的多位点互作分析没有发现有显著交互作用的位点。 总之，本部分的研究首次尝试从整体上分析双链断裂修复通路各基因多态和肺癌易感性的关系，发现了该通路中多个和肺癌易感性可能相关的SNP位点，其中尤其突出的是RAD52和XRCC5上的两个基因上的位点，同时多位点联合作用分析显示和肺癌发病风险之间存在显著的等位基因剂量-效应关系。 吸烟是导致肺癌的重要环境因素，即使对于一些已经戒烟的人群，其患肺癌的风险性依旧高于正常人群，而当戒烟者能摄入充足的叶酸时，其肺癌的发病风险则会显著降低。当叶酸摄入量不足时，即使不吸烟人群，其患肺癌的风险性也会增高。提示叶酸对肺癌的发生也起着很重要的作用。 叶酸缺乏或代谢异常时会影响DNA合成、修复和正常甲基化。叶酸代谢基因多态会影响叶酸的正常代谢。我们本部分的研究以叶酸代谢通路上四个关键代谢酶基因(MTR，SHMT1，MTHFR，TYMS)作为候选，分析这些基因多态和肺癌遗传易感性之间的关联。 在单位点的分析中，我们没有发现叶酸代谢通路上的位点和肺癌易感性之间存在显著关联。在对环境变量进行分层分析时，我们发现MTHFR基因的两个位点(rs17037396，rs3753584)和年龄因素之间存在显著互作，位点风险性主要体现在高年龄人群，提示年龄因素可能会影响了MTHFR多态位点的风险效应。单倍型分析发现MTHFR上的一个单倍型“ACCACC”会增加肺癌的发病风险，进一步提示了该基因和肺癌易感性之间可能存在关联。而多位点的互作分析则显示，在对肺癌易感性的影响上，叶酸代谢通路上的四个关键基因之间可能存在交互作用。总之，我们的研究显示叶酸代谢基因多态对肺癌易感性的影响，可能主要通过与环境以及该通路基因之间的交互作用来体现。

目录

论文说明:缩略词

声明

摘要

前言

第一部分 NER通路基因多态和肺癌易感性关联研究

材料方法

结果

讨论

参考文献

第二部分 BER通路基因多态和肺癌易感性关联研究

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第三部分 DNA双链断裂修复和肺癌遗传易感性

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第四部分叶酸代谢通路基因多态和肺癌遗传易感性

材料与方法

结果

讨论

参考文献

综述:DNA损伤修复多态和肺癌遗传易感性研究进展

附表

博士期间文章发表情况

致谢