Αφηρημένο

Ιστορικό

Ο καρκίνος του παγκρέατος είναι η τέταρτη κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο στις ΗΠΑ και η αιτιολογία αυτού του εξαιρετικά θανατηφόρου νόσου δεν έχει καλά καθορισμένο. Για να προσδιοριστούν οι παράγοντες γενετικής προδιάθεσης για καρκίνο του παγκρέατος, πραγματοποιήσαμε ανάλυση μονοπάτι της μελέτης σύνδεσης γονιδιώματος-ευρεία (GWAS) δεδομένα σε 3.141 ασθενείς με καρκίνο του παγκρέατος και 3.367 ελέγχους με ευρωπαϊκή καταγωγή.

Μέθοδοι

Χρησιμοποιώντας το γονίδιο που παλινδρόμηση κορυφογραμμής στη μέθοδο σύνδεσης μελέτες (χόρτο), αναλύσαμε 197 οδούς που εντοπίστηκαν από την Εγκυκλοπαίδεια του Κιότο των γονιδίων και των βάσεων δεδομένων γονιδιωμάτων. Χρησιμοποιήσαμε το μηχάνημα πυρήνα (LKM) δοκιμή υλικοτεχνική για τον εντοπισμό μεγάλων συμβολή των γονιδίων σε κάθε διαδρομή. Διενεργήσαμε λειτουργική ανάλυση εμπλουτισμό από τα πιο σημαντικά γονίδια (

P

& lt? 0,01). Με τη χρήση της βάσης δεδομένων για το σχολιασμό, Οπτικοποίηση, και Ολοκληρωμένη Discovery (David)

Αποτελέσματα

δύο πορείες συσχετίστηκε σημαντικά με τον κίνδυνο καρκίνου του παγκρέατος μετά την προσαρμογή για πολλαπλές συγκρίσεις (

P

& lt? 0,00025) και στις δοκιμές αναπαραγωγής: νευροενεργές αλληλεπίδραση συνδέτη-υποδοχέα, (

Ps

& lt? 0.00002) , και η οσφρητική οδό μεταγωγής (

P

= 0,0001). δοκιμή LKM εντοπίστηκαν τέσσερα γονίδια που σχετίζονταν σημαντικά με τον κίνδυνο καρκίνου του παγκρέατος μετά από διόρθωση Bonferroni (

P

& lt? 1 × 10

-5):

ΑΒΟ, HNF1A, OR13C4,

και

SHH ανάλυση.

Λειτουργική εμπλουτισμό χρησιμοποιώντας DAVID βρέθηκε με συνέπεια τον υποδοχέα συζευγμένου με G πρωτεΐνη οδού (περιλαμβανομένων τόσο νευροενεργές αλληλεπίδραση συνδετήρα-υποδοχέα και οσφρητικές οδούς μεταγωγής) σηματοδότησης να είναι το πιο σημαντικό μονοπάτι για κίνδυνο καρκίνου του παγκρέατος σε αυτόν τον πληθυσμό της μελέτης .

Συμπέρασμα

Αυτά τα νέα ευρήματα παρέχουν νέες προοπτικές για τη γενετική ευαισθησία και μοριακών μηχανισμών του καρκίνου του παγκρέατος

Παράθεση:. Wei P, Τανγκ Η, Li D (2012) Ματιές σε καρκίνο του παγκρέατος Αιτιολογία από Pathway Ανάλυση Γονιδιώματος-Wide Association δεδομένα μελέτης. PLoS ONE 7 (10): e46887. doi: 10.1371 /journal.pone.0046887

Επιμέλεια: Zhongming Zhao, Πανεπιστήμιο Vanderbilt Ιατρικό Κέντρο, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής

Ελήφθη: 22 Ιουνίου, 2012? Αποδεκτές: 6 Σεπ του 2012? Δημοσιεύθηκε: 4 Οκτωβρίου 2012 |

Copyright: © Wei et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, μέσω ενός συμπληρωματικού επιχορήγηση για RO1 CA98380-05 (σε DL) και μέσω Cancer Center επιχορήγηση για τη στήριξη MD Anderson του (CA016672). P.W. υποστηρίχθηκε εν μέρει από το ΝΙΗ R01HL106034-01. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

ο καρκίνος του παγκρέατος είναι η τέταρτη κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο που σχετίζονται με τις Ηνωμένες Πολιτείες, που αντιπροσωπεύουν περισσότερο από 37.660 θανάτους ετησίως [1]. Επειδή δεν υπάρχει αποτελεσματική διαγνωστική εξέταση για τον καρκίνο του παγκρέατος, είναι σημαντικό να προσδιοριστούν οι γενετικοί παράγοντες που συμβάλλουν στην ανάπτυξη αυτού του καρκίνου. Πρόσφατες μελέτες συσχέτισης γονιδιώματος-ευρεία (GWAS) και αναλύσεις μετά GWAS έχουν εντοπίσει περιοχές του χρωμοσώματος που περιέχει το

ΑΒΟ

,

NR5A2,

και

CLPTM1L-τ

γονίδια [2] , [3], καθώς και η

HNF1A

γονίδιο [4], όπως τόποι ευαισθησία για καρκίνο του παγκρέατος. Ωστόσο, οι δοκιμές ένωση μόνο σήμανσης έχουν περιορισμένη εξουσία για τον εντοπισμό γονιδίων που πραγματικά συνδέονται με την κατάσταση της νόσου, αλλά δεν μπορεί να φτάσει ένα αυστηρό γονιδίωμα-ευρεία όριο σημασία GWAS. Έτσι, πολλά σημαντικά γονίδια της νόσου μπορεί να εξακολουθούν να παραμένουν άγνωστοι με αυτήν την προσέγγιση. Επιπλέον, η ανάπτυξη του καρκίνου τυπικά εμπλέκει δυσλειτουργία πολλαπλών λειτουργικώς συναφή γονίδια που ενεργεί να συμπίπτει σε ένα δίκτυο ή πορείες [5]. Έτσι, η ανάλυση μονοπατιού των δεδομένων GWAS, η οποία θεωρεί κοινού πολλαπλών παραλλαγών στην αλληλεπίδραση γονιδίων και πολλαπλά γονίδια σε ένα βιολογικό μονοπάτι, ως συμπληρωματική προσέγγιση σε δοκιμασίες σύνδεσης μονού δείκτη [6], μπορεί να έχει τη δυνατότητα να αποκαλύψει το πολυγονιδιακή βάση της ευαισθησίας νόσου . Βάσει διαδρομής GWAS αναλύσεις παρείχαν νέες γνώσεις σχετικά με την αιτιολογία του καρκίνου, όπως ο καρκίνος του παχέος εντέρου [7], ο καρκίνος του πνεύμονα [8], και το μελάνωμα [9], και άλλων πολύπλοκων ασθενειών, συμπεριλαμβανομένης της σχιζοφρένειας [10], η διπολική διαταραχή [11 ], και η ρευματοειδής αρθρίτιδα [12]. Μια πρόσφατη μελέτη ανέλυσε τα δεδομένα GWAS εστιάζοντας σε 23 επιλεγμένα μονοπάτια ή ομάδες γονιδίων και εντόπισε τα γονίδια μονοπάτι ανάπτυξης πάγκρεας ως παράγοντες ευαισθησίας για τον καρκίνο του παγκρέατος [13]. Ενώ αυτά τα δεδομένα υποστηρίζουν την ανάλυση υποψήφιο μονοπάτι ως χρήσιμη προσέγγιση στην μελέτη της γενετικής σύνδεσης, περιορίζεται από τον αριθμό των οδών /γονιδίων που εξετάστηκαν, γεγονός που υποδηλώνει ότι μια πιο ολοκληρωμένη αγνωστικιστής ανάλυση όλων των γνωστών οδών μπορεί να έχουν τη δυνατότητα να αποκαλύψει νέα γονίδια που ήταν προηγουμένως δεν θεωρούνται σε καρκίνο του παγκρέατος.

Gene που κορυφογραμμή οπισθοδρόμηση σε μελέτες συσχέτισης (GRASS) είναι ένα από τα πρόσφατα αναπτύχθηκαν προσεγγίσεις βάσει διαδρομής [7]. Στο χόρτο, κύρια συστατικά ανάλυσης (PCA) χρησιμοποιείται για να συλλάβει τη γενετική παραλλαγή σε ένα γονίδιο για τη μείωση της διάστασης της ενιαίας-νουκλεοτιδίου πολυμορφισμός (SNP) δεδομένων και τακτοποιηθεί λογιστικής παλινδρόμησης εκτελείται για να αξιολογήσει τη σύνδεση των μονοπατιών με τη νόσο. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά χορτάρι δεδομένων GWAS να αξιολογήσει τη σύνδεση των οδών με καρκίνο του παγκρέατος. Στη συνέχεια, εφαρμόσαμε τη μέθοδο λογιστικής μηχανής πυρήνα (LKM) να ελέγξουν τα μεγάλα συμβολή των γονιδίων σε κάθε διαδρομή [14]. Τέλος, πραγματοποιήσαμε λειτουργική ανάλυση εμπλουτισμό των πιο σημαντικών γονιδίων με τη χρήση της βάσης δεδομένων για το σχολιασμό, Οπτικοποίηση, και η μέθοδος Ολοκληρωμένη Discovery (David) [15], [16]. Σε αυτή τη μελέτη, η πρώτη πλήρης ανάλυση των δεδομένων GWAS στον καρκίνο του παγκρέατος, χρησιμοποιώντας μια αγνωστικιστής προσέγγιση, έχουμε εντοπίσει νέα μονοπάτια και τα γονίδια που σχετίζονται σημαντικά με τον κίνδυνο της νόσου. Τα ευρήματα αυτά μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους έρευνας για το μοριακό μηχανισμό και αιτιολογία του καρκίνου του παγκρέατος.

Η

Μέθοδοι

Πληθυσμός μελέτης και τα βασικά δεδομένα

συμπεριλαμβάνονται Ο πληθυσμός της μελέτης ένα συνολικά 7.019 άτομα: 1.871 περιπτώσεις και 2.026 από PanScan1 συμπεριλαμβανομένων 12 ένθετα μελέτες ασθενών-μαρτύρων και μία μελέτη ελέγχου περιστατικών σε νοσοκομεία με βάση και 1.528 περιπτώσεις και 1.594 έλεγχοι από PanScan2 συμπεριλαμβανομένων 6 μελέτες ασθενών-μαρτύρων για τον καρκίνο του παγκρέατος [2], [3] . Περιπτώσεις ορίστηκαν ως πρωταρχικό αδενοκαρκίνωμα του παγκρέατος exocrine. Ελέγχους, που ήταν απαλλαγμένα από καρκίνο του παγκρέατος κατά τη στιγμή της πρόσληψης, αντιστοιχήθηκαν στις περιπτώσεις σύμφωνα με τη γέννηση έτους, το φύλο, και αυτο-αναφερόμενη φυλή /εθνικότητα. GWAS είχε πραγματοποιηθεί στον πυρήνα Γονοτυπικές διευκόλυνση του Εθνικού Ινστιτούτου Καρκίνου χρησιμοποιώντας το HumanHap550, HumanHap550-Duo, και συστοιχίες Ανθρωπίνων 610-Quad (όλα από Illumina, San Diego, CA) [2], [3]. Τα αρχικά δεδομένα GWAS είχαν κατεβάσει από τη βάση δεδομένων γονοτύπων και φαινοτύπων (dbGaP) [17]. Βάσει των δεδομένων γονότυπου Διεθνούς HapMap Έργου (φάση απελευθέρωσης 3 # 3, NCBI χτίσει 36, dbSNP B126, 2010-05-28) για τρεις πληθυσμούς (CEU, JPT /CHB, και YRI) [18] και η συχνότητα έλασσον αλληλόμορφο ( MAF) & gt? 5%, επιλέξαμε 10155 SNPs με

r

2 & lt? 0,004 για χρήση σε ανάλυση της δομής του πληθυσμού [19]. Συνολικά 6.508 άτομα (3.141 περιπτώσεις και 3.367 μάρτυρες) με την ευρωπαϊκή καταγωγή (δηλαδή, 0,75-1 ομοιότητα με CEU) επιλέχθηκαν από τον πληθυσμό της μελέτης εκκίνησης των 7.019 ατόμων στην τρέχουσα ανάλυση της οδού.

Η

Ποιοτικός έλεγχος

Τα αρχικά δεδομένα GWAS πέρασε διαδικασίες ποιοτικού ελέγχου πριν αναρτηθεί στην dbGaP. Εμείς κλαδεύονται τα δεδομένα του γονότυπου με την περαιτέρω αποκλείοντας 13822 SNPs με ποσοστό κλήσεων & lt? 98%, 45.653 SNPs με MAF & lt? 5%, και 38.857 SNPs που αποκλίνουν από την ισορροπία Hardy-Weinberg (

P

& lt? 0.001), όπως καθώς και SNPs στις περιοχές του γονιδίου της ερήμου, με αποτέλεσμα 82.881 SNPs σε τελική ανάλυση από το αρχικό αριθμό των 468.111 SNPs.

η

για να αξιολογήσει τον αντίκτυπο της δομής του πληθυσμού, κάναμε την quantile-quantile (QQ) οικόπεδο και υπολογίζεται ο συντελεστής πληθωρισμού () σε άτομα με μόνη ευρωπαϊκή καταγωγή. Ο παράγοντας του πληθωρισμού υπολογίστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο του de Bakker et al. [20], προσαρμοσμένο για ένα μέγεθος δείγματος 1.000 περιπτώσεις και 1.000 μάρτυρες χρησιμοποιώντας τον τύπο: Όπου και είναι πραγματικός αριθμός που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό? 1000 είναι το μέγεθος δείγματος που πρέπει να διορθωθεί. QQ οικόπεδο δείχνει λίγο πληθωρισμό των στατιστικών τεστ σε σύγκριση με την αναμενόμενη κατανομή (λ = 1.03), με εξαίρεση τη δυνατότητα των πιθανών δομή του πληθυσμού μεταξύ των περιπτώσεων και των ελέγχων.

Τα γονίδια με -λογ10 (

P

) & lt ? 1 δεν συμπεριλήφθηκαν στα αγροτεμάχια. Για λόγους σαφήνειας, δεν είναι όλα τα γονίδια σημασμένα. Για λεπτομέρειες, βλέπε πίνακες S1 και S3.

Η

Πορείες και Γονίδια

Ένα σύνολο από 214 ανθρώπινα βιολογικά μονοπάτια παρατίθενται στο Κιότο Εγκυκλοπαίδεια γονιδίων και γονιδιωμάτων (KEGG) [ ,,,0],21]. Μετά τον αποκλεισμό οδών με & lt? 10 ή & gt? 500 γονίδια, αναλύσαμε 197 πορείες που χρησιμοποιούν την προσέγγιση GRASS [22]. Εμείς εντοπίστηκαν 19.058 αλληλουχία αναφοράς (REFSEQ) γονίδια στα δεδομένα GWAS από τη βάση δεδομένων του ανθρώπινου γονιδιώματος 18 (hg18) χρησιμοποιώντας το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας Σάντα Κρουζ (UCSC) Πίνακας Browser εργαλείο ανάκτησης δεδομένων [23]. Δοκιμάσαμε 5.127 γονίδια στα 197 μονοπάτια σύνδεσης με καρκίνο του παγκρέατος. Για κάθε περιοχή του γονιδίου, συμπεριλάβαμε SNPs εντός 20 kb ανοδικά ή καθοδικά του γονιδίου σε αυτή τη μελέτη.

Η συνεχής γραμμή και διακεκομμένη γραμμή, αντίστοιχα, δείχνει τις άμεσες και έμμεσες αλληλεπιδράσεις μεταξύ γονιδίων.

Στατιστικές Μέθοδοι

Θα χρησιμοποιηθεί χορτάρι για να ελέγξετε τη σύνδεση του κάθε μονοπατιού με καρκίνο του παγκρέατος. δεδομένων γονότυπο κωδικοποιήθηκαν σε ένα μοντέλο πρόσθετο χρησιμοποιώντας plink έκδοση 1.07 [24] με 0 για ομοζυγώτες κοινό αλληλόμορφο, 1 για ετερόζυγο, και 2 για ομοζυγώτες μεταλλαγμένο αλληλόμορφο. Το γρασίδι ελέγχει την μηδενική υπόθεση ότι κανένας από τους SNPs σε μία δεδομένη οδό συνδέθηκε με την ασθένεια [6]. Για να αποφευχθεί η αθέμιτη επιρροή διαφόρων γονιδίων και πορεία των μεγεθών, το γρασίδι χρησιμοποιεί στατιστικά στοιχεία κανονικοποιούνται γονίδιο επιπέδου και δείγμα (θέμα) μεταθέσεις. Οι λεπτομέρειες της GRASS έχουν περιγραφεί προηγουμένως [7]. Εν συντομία, η μέθοδος αποτελείται από τρία βήματα. Πρώτον, PCA χρησιμοποιείται για να συνοψίσει SNPs σε κάθε γονίδιο ως ασυσχέτιστα (ορθογώνια) γραμμικοί συνδυασμοί των αρχικών SNPs, που ονομάζεται eigenSNPs, αντιπροσωπεύοντας ≥95% της γενετικής τροποποίησης. Ο αριθμός των προκύπτον eigenSNPs είναι συνήθως πολύ μικρότερη από εκείνη των αρχικών γονότυπου SNPs και χρησιμεύει ως προγνωστικοί παράγοντες στην τακτοποιημένη μοντέλο λογιστικής παλινδρόμησης. Ένα τιμωρημένο συνάρτηση πιθανότητας χρησιμοποιείται για την εκτίμηση των συντελεστών παλινδρόμησης των eigenSNPs. Δεύτερον, μια τυποποιημένη στατιστική γονίδιο-επίπεδο υπολογίζεται σύμφωνα με τους συντελεστές παλινδρόμησης των eigenSNPs. Η στατιστική, ανάλογη με z-στατιστική, ορίζεται aswhere

είναι η τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων των συντελεστών παλινδρόμησης για κάθε eigenSNP υπολογίζεται βάσει της βέλτιστης παραμέτρου συντονισμού? και, κατ ‘εκτίμηση από μεταθέσεις, είναι μέση και τυπική απόκλιση του υπό την μηδενική υπόθεση ότι το γονίδιο δεν σχετίζεται με την ασθένεια. Έτσι, κάθε γονίδιο, ανεξάρτητα από το μέγεθός της, συμβάλλει επίσης στην στατιστική συσχέτιση σετ γονιδίων, όπως περιγράφεται παρακάτω. Το τρίτο βήμα περιλαμβάνει τον υπολογισμό του γονιδίου σετ (οδός) στατιστική συσχέτιση () και ρ τιμή. είναι η τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων των τυποποιημένων στατιστικών γονίδιο-επίπεδο?

P

αξία εκτιμάται με τη χρήση, όπου υπολογίζεται από τα παραλλαγμένα δεδομένων και Β είναι ο αριθμός των μεταθέσεων. Λόγω του μεγάλου αριθμού γονιδίων και μονοπατιών που αναλύθηκαν, εφαρμόσαμε τη διόρθωση Bonferroni για την προσαρμογή για πολλαπλές συγκρίσεις. Το όριο σημαντικότητας ήταν

P

& lt? 0,00025 (0,05 /197). Λόγω της εντατικής υπολογισμού συνεπάγεται η GRASS, υιοθετήσαμε μια διαδικασία δοκιμής μετάθεση σε δύο στάδια, παρόμοια με αυτή που εφαρμόζεται σε plink [24]: πραγματοποιήσαμε την πρώτη 5.000 παραλλαγές σε κάθε γονίδιο που σε αυτή τη μελέτη, και για εκείνες τις γονίδιο σύνολα με ρ- τιμή μικρότερη από 0,00025, αυξήσαμε τον αριθμό των μεταθέσεων σε 50.000.

εμείς εφάρμοσε το κριτήριο LKM να αξιολογήσει την ένωση του κάθε γονιδίου με τον καρκίνο του παγκρέατος, όπως περιγράφηκε προηγουμένως [14]. Εν συντομία, αυτή η μέθοδος περιλαμβάνει δύο στάδια: σχηματισμού SNP σετ για κάθε γονίδιο και τη δοκιμή του συνδέσμου του SNP σύνολα με την κατάσταση της νόσου. Η βάση δεδομένων γονίδιο, ορισμός γονιδιακή περιοχή, και τον γονότυπο κωδικοποίησης που χρησιμοποιείται εδώ ήταν οι ίδιες με εκείνες στο γρασίδι. Το μοντέλο LKM ενσωματώνει ένα κανονικό λογιστικό μοντέλο με λειτουργία ημι-καθορισμένο πυρήνα (ένα γραμμικό πυρήνας χρησιμοποιήθηκε εδώ) που έχει σχεδιαστεί ειδικά για τα γενετικά δεδομένα. Η διακύμανση συνιστώσες σκορ δοκιμασία του Zhang και Λιν [25] χρησιμοποιήθηκε για τη δοκιμή σύνδεσης του γονιδίου-ασθένειας. Σε αυτή την ανάλυση, εξετάσαμε τις ενώσεις των 5.127 γονιδίων (στα 197 μονοπάτια) με καρκίνο του παγκρέατος μετά την προσαρμογή για την ηλικία (σε ομάδες των 10 ετών), το φύλο, τη μελέτη (κατηγορηματική), και πέντε κύριες συνιστώσες (ποσοτική) τη σύλληψη της δομής του πληθυσμού που λαμβάνεται από την ανάλυση PCA χρησιμοποιώντας EIGENSTRAT [26]. Ρ τιμές από την ανάλυση KLM προσαρμόστηκαν για πολλαπλές συγκρίσεις χρησιμοποιώντας τη διόρθωση Bonferroni. Το όριο σημαντικότητας ήταν

P

& lt?. 9,75 × 10

-6 (0.05 /5.127)

Τέλος, ως συμπληρωματική προσέγγιση στην ανάλυση GRASS οδού, ερευνήσαμε το λειτουργικό εμπλουτισμό από τα πιο σημαντικά γονίδια σε δοκιμές σύνδεσης του γονιδίου-based (

P

≤0.01 το LKM) με τη χρήση του web-προσβάσιμες βιοπληροφορικής εργαλείο DAVID [15], [16]. Ο DAVID αποτελείται από ένα ολοκληρωμένο βιολογικό εργαλεία γνώσεων και αναλυτική αποσκοπούν στη συστηματική εξόρυξη βιολογική έννοια και υπερεκπροσωπούνται βιολογικές λειτουργίες από μεγάλες γονίδιο ή πρωτεΐνη λίστες με βάση την Υπεργεωμετρική (ακριβής Fisher) τεστ. Χρησιμοποιήσαμε το KEGG, GO και Interpro [27] βάσεις δεδομένων για τον καθορισμό των συνόλων γονιδίων. Επιπλέον, οι ομάδες DAVID λειτουργικά παρόμοια σύνολα γονιδίων σε ομάδες για να μειώσει το περιττό χαρακτήρα των συστημάτων λειτουργικής σχολιασμού γονίδιο, π.χ., ο ιεραρχικά οργανωμένη GO.

Ως προσπάθεια αντιγραφής, αναλύσαμε τα δεδομένα από PanScan1 (1.796 περιπτώσεις και 1.880 έλεγχοι) και PanScan2 (1.345 περιπτώσεις και 1.487 μάρτυρες) ξεχωριστά. Μπορούμε επίσης να χωρίσει τυχαία ολόκληρο το σύνολο δεδομένων σε δύο ομάδες και να διεξάγεται χωριστή ανάλυση σε κάθε ομάδα. Πραγματοποιήσαμε μετα-ανάλυση η

P

τιμές από ατομική κλάση /ομάδα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο z-score του Stouffer, η οποία έχει αποδειχθεί ότι είναι αποτελεσματική στη μετα-ανάλυση των GWAS [28]. Η στατιστική δοκιμή για το συνδυασμό ρ-τιμές από δύο μεμονωμένες ομάδες για μια δεδομένη οδό υπολογίζεται ως, όπου είναι αντίστροφη της τυπικής κανονικής αθροιστικής λειτουργία. Η συνολική μετα-ανάλυση

P

αξία υπολογίζεται ως. Τέλος, εφαρμόστηκε η μέθοδος χορτάρι για να δοκιμάσουν τις δύο μεγαλύτερες σημαντικές οδούς (όπως αναφέρεται λεπτομερώς στα αποτελέσματα), χρησιμοποιώντας τα δεδομένα Wellcome Trust υπόθεση Ελέγχου Consortium (WTCCC) GWAS [29] για την αξιολόγηση εμπειρικά την επίδραση του μεγέθους του μονοπατιού και να καταδείξει την ιδιαιτερότητα των αποτελεσμάτων μας .

Αποτελέσματα

οδών που συνδέονται με καρκίνο του παγκρέατος

Αναλύσαμε 197 πορείες με 5.127 γονίδια που χρησιμοποιούν την προσέγγιση γρασίδι και διαπίστωσε ότι έξι πορείες είχαν σημαντικά σχετίζονται με τον καρκίνο του παγκρέατος μετά την Bonferroni διόρθωσης (

P

& lt? 2.5 × 10

-4) (Πίνακας 1). Τρεις πορείες ήταν σημαντικές σε

P

τιμές & lt? 0,0001: η αλληλεπίδραση νευροενεργές συνδέτη-υποδοχέα, μακροχρόνια κατάθλιψη, και την ωριμότητα διαβήτης των νέων (MODY) μονοπάτια. Τρεις πορείες είχαν λιγότερο σημαντική

P

αξία των ≥0.0001 αλλά & lt? 0,00025: το οσφρητικό μεταγωγή, Ρο έψιλον RI σηματοδότησης, καθώς και τα αγγειακά μονοπάτια σύσπαση των λείων μυών. Εκτός από τα παραπάνω έξι μονοπάτια, το γλυκεροφωσφολιπίδιο μεταβολισμό, παγκρεατική έκκριση και αγγειακού ενδοθηλιακού αυξητικού παράγοντα (VEGF) οδούς σηματοδότησης σχετίστηκαν με τον καρκίνο του παγκρέατος σε

Ρ = 0,0004

(Πίνακας S1, διαθέσιμο στο διαδίκτυο).

διαδρομή αναπαραγωγή Αποτελέσματα

Δύο από τις έξι σημαντικών οδών, δηλαδή την οσφρητική οδό μεταγωγής και την νευροενεργές μονοπάτι αλληλεπίδρασης συνδέτη-υποδοχέα έδειξαν συνεπή μικρό

P

τιμές σε όλες τις ομάδες PanScan1 και PanScan2, αν και δεν είναι τόσο

P

τιμές ήταν σημαντικά μετά από πολλαπλές διορθώσεις δοκιμή πιθανόν να οφείλεται σε πολύ μικρότερο μέγεθος δείγματος σε κάθε μεμονωμένη ομάδα και το προκύπτον κάτω στατιστική ισχύ (Πίνακας 2). Η μετα-ανάλυση

P

τιμές για αυτές τις δύο οδούς (1 × 10

-5 και & lt? 1 × 10

-5, αντίστοιχα) ήταν σημαντικά μετά τη διόρθωση Bonferroni. Το μονοπάτι MODY παρέμειναν σημαντικές σε PanScan1 (

P

= 0,00006), αλλά όχι σε PanScan2 (

P

= 0,91), και η μετα-ανάλυση

P

τιμή ήταν 0,0589. Όλες οι υπόλοιπες τρεις σημαντικές οδοί στην συνδυασμένη ανάλυση GRASS είχε

P

τιμές & gt? 0.1 στο PanScan1 και PanScan2 ομάδα (Πίνακας 2). Όταν χωρίσει τυχαία το σύνολο δεδομένων σε δύο ομάδες, και οι έξι μονοπάτια είχε μια

P

αξία & lt? 0,05 σε μία από τις δύο ομάδες, αλλά όχι και στις δύο? και κανένα από τα μετα-ανάλυση

P

τιμές ήταν σημαντική μετά την προσαρμογή για πολλαπλές συγκρίσεις (Πίνακας S2). Για να διερευνηθεί αν η σημασία της οσφρητικής οδού μεταγωγής (353 γονίδια και 1122 eigenSNPs) και η οδός νευροενεργές αλληλεπίδραση υποδοχέα ρίζας (263 γονίδια και 1.374 eigenSNPs) ήταν απλά λόγω του μεγάλου μεγέθους τους, θα δοκιμαστεί αυτές τις πορείες, εφαρμόζοντας το χορτάρι στο WTCCC δεδομένα GWAS και έλαβε

P

αξία των 0,5652 και 0,2332 για τη διπολική διαταραχή και 0.246 και 0.0062 για τη νόσο του Crohn, αντίστοιχα, (κάθε νόσος είχε 2.000 περιπτώσεις και 3.000 μάρτυρες). Τα αποτελέσματα αυτά, σε συνδυασμό με τις συνεπείς μικρά

αξίες P

όλη PanScan1 και PanScan2, δείχνουν ότι η σημαντική

P

αξία των δύο αυτών οδών στην ανάλυση γρασίδι είναι απίθανο λόγω του μεγέθους μονοπάτι. Επιπλέον, για να διερευνήσει αν τα αποτελέσματα της οδού οδηγήθηκαν κυρίως από GWAS κορυφαία hits αναφερθεί σε PanScan1 και PanScan 2, θα αφαιρεθεί το γονίδιο

NR5A2

από την οδό MODY και ανάλυση GRASS εκ νέου πραγματοποιείται με 50.000 μεταθέσεις. Η τιμή του P για τη συνδυασμένη σύνολο δεδομένων, PanScan1 και PanScan2 υποσύνολο ήταν 0,4 × 10

-4, 0.6 × 10

-4, και 0.88, αντίστοιχα. Οι αντίστοιχες

P

τιμές ήταν 0,6 × 10

-4, 0.6 × 10

-4 και 0.91 από την ανάλυση, συμπεριλαμβανομένου του

NR5A2

γονίδιο, γεγονός που υποδηλώνει ότι η ανάλυση μονοπατιού μας κατέρρευσε σήματα ανεξάρτητες από εκείνες με ανάλυση single-SNP. Σημειώστε ότι άλλα κορυφαία GWAS χτυπά όπως

ΑΒΟ

και

TERT1

δεν ενταχθούν σε κάποια από τις 197 πορείες.

Κύριες Συμβολή Γονίδια να Pathways

εφαρμόζοντας τη μέθοδο LKM, εντοπίσαμε 365 γονίδια με ονομαστική σημασία (

P

& lt? 0,05) και 118 γονίδια με

P

& lt? 0.01 για τα 197 πορείες (Πίνακας S3, διαθέσιμα στο διαδίκτυο). Οι κύριες συμβάλλουν γονίδια για κάθε μία από τις έξι σημαντικές οδούς που εντοπίστηκαν από την Grass παρατίθενται στον Πίνακα 1. Τα κύρια γονίδια που συμβάλλουν στους 197 οδούς και στις έξι σημαντικές οδούς που παρουσιάζονται στο Σχήμα 1 και 2, αντίστοιχα. Αφού ρυθμιστεί για πολλαπλές συγκρίσεις, τέσσερα γονίδια παρέμειναν σημαντικές (

P

& lt? 9,75 × 10

-6): το

ΑΒΟ

,

HNF1A

,

OR13C4

, και

ΕΛΕΡΠΕ

γονίδια (Πίνακας 3). Εκτός από αυτά τα τέσσερα γονίδια,

ABL1

,

MYC, HNF4G

,

NR5A2

(α GWAS top hit) και

ADPGK

είχε

P

τιμές & lt? 0,0001

λειτουργική εμπλουτισμός ανάλυση Σημαντικών γονίδια

Τέλος, πραγματοποιήσαμε ανάλυση λειτουργίας του εμπλουτισμού, χρησιμοποιώντας DAVID, για το σύνολο των 118 γονιδίων με

P

& lt? 0.01 από την ανάλυση LKM. Σαράντα τέσσερις συστάδες προσδιορίστηκαν με βάση την KEGG, GO και τις κατηγορίες Interpro. Οι συστάδες γονιδίων με

P

& lt? 0,01 από DAVID παρατίθενται στον Πίνακα 4 (Βλέπε Πίνακα S4 για λεπτομερή κατάλογο των γονιδίων σε κάθε cluster). Η υπεροικογένεια του παρόμοιους με ροδοψίνη υποδοχείς που συζευγνύονται με πρωτεΐνη G (GPCRs), αντίληψη της όσφρησης και την οσφρητική μεταγωγή ήταν η πιο σημαντική ομάδα γονιδίων με βάση την Interpro (

P

= 1.61 × 10

– 13), GO (

P

= 1.30 × 10

-7) και KEGG (2,38 × 10

-3) βάσεις δεδομένων, αντίστοιχα, απηχώντας τα ευρήματά μας από το χορτάρι. Γονίδια διατήρηση της διαδικασίας της ομοιόστασης επίσης υπερεκπροσωπούνται σε καρκίνο του παγκρέατος (Πίνακας 4). Η βιολογική χάρτη σχέση για τα κορυφαία 81 γονίδια (

P

& lt? 0,05 το LKM). Των έξι σημαντικών οδών φαίνεται στο Σχήμα 3, το οποίο δημιουργήθηκε με Ingenuity Pathway και το λογισμικό ανάλυσης [30]

Συζήτηση

σε αυτή την ανάλυση οδό GWAS, εντοπίσαμε δύο νέα μονοπάτια, δηλαδή το νεύρο-ενεργά αλληλεπίδραση υποδοχέα συνδετήρα και οσφρητικές οδούς μεταγωγής που σχετίζονται σημαντικά με τον κίνδυνο καρκίνου του παγκρέατος μετά την προσαρμογή για πολλαπλές συγκρίσεις και δοκιμές αναπαραγωγής. Τα ευρήματα αυτά υποστηρίζονται επίσης από την ανάλυση λειτουργικών εμπλουτισμού. Εμείς εντόπισε επίσης τέσσερα γονίδια που σχετίζονται σημαντικά με τον κίνδυνο καρκίνου του παγκρέατος, συμπεριλαμβανομένων τριών προηγουμένως εμπλακεί γονίδια

ΑΒΟ

,

HNF1A

, και

ΕΛΕΡΠΕ

[2] – [4] καθώς και ένα νέο γονίδιο

OR13C4

. Τα ευρήματα αυτά παρέχουν νέες προκλητικές ιδέες στην πολυγονιδιακή βάση του παγκρέατος ευαισθησία του καρκίνου και την αιτιολογία

Η πρωτεΐνη υπεροικογένεια GPCR διαμεμβρανικών υποδοχέων αντιπροσωπεύει ~ 4% του συνόλου του ανθρώπινου γονιδιώματος και & gt?. 50% των σύγχρονων θεραπευτικών στόχων [ ,,,0],31]. Γονίδια του νευροαντιδραστικών αλληλεπίδραση συνδετήρα-υποδοχέα και οσφρητικές οδούς μεταγωγής είναι τα κύρια συστατικά των GPCRs (Πίνακας S4). Η νευροενεργές οδός αλληλεπίδραση συνδετήρα-υποδοχέα παρέμεινε σημαντική μετά την προσαρμογή για πολλαπλές δοκιμές σε PanScan1 (

P

= 0,0006), αλλά όχι σε PanScan2 (

P

= 0,002). Ωστόσο, η τιμή P από μετα-ανάλυση ήταν ιδιαίτερα σημαντική (

P

& lt? 1 × 10

-5). Οι συμβάλλουν γονίδια σε αυτό το μονοπάτι, π.χ.

CCKBR, CHRM5, EDNRA, LPAR1

,

SSTR2 /3

, και

SCTR

, έχουν διαφορετικές λειτουργίες στη ρύθμιση των ενδοκρινών και εξωκρινών λειτουργίες του παγκρέατος, τα οποία είναι ιδιαίτερα σχετικά με τον καρκίνο του παγκρέατος [32], [33], [34], [35]

οι άνθρωποι έχουν & gt?. 700 οσφρητικού υποδοχέα (OR) γονίδια (εκ των οποίων ≥50% είναι λειτουργικά) [36]. Γενετικές παραλλαγές του ή τα γονίδια και δυσλειτουργίες του OR σηματοδότηση έχουν προηγουμένως συσχετιστεί με σχιζοφρένεια [37], εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης σε δρεπανοκυτταρική αναιμία [38], και του πολλαπλασιασμού των κυττάρων καρκίνου του προστάτη [39]. Παρά το γεγονός ότι οι δεσμοί μεταξύ των οσφρητικών μεταγωγής και του καρκίνου του παγκρέατος απομένει να διευκρινιστεί, μια προηγούμενη ανάλυση της αλληλουχίας του ανθρώπινου παγκρέατος έκανε βρείτε πολλές σωματικές μεταλλάξεις των γονιδίων Ή, μεταξύ των οποίων επτά γονίδια που εντοπίζονται στην παρούσα ανάλυση:

OR13C3

,

OR13C5

,

OR10P1

,

OR1J2

,

OR4A16

,

OR51F2

, και

OR5D13

[40] . Έκφραση των τουλάχιστον δύο ή γονίδια έχει αναφερθεί σε ανθρώπινους ιστούς πάγκρεας [41]. Τα δύο κορυφαία συμβολή των γονιδίων στην οσφρητική οδό μεταγωγής,

OR13C4

και

OR13C3

, κατατάσσεται ως η τρίτη και πέμπτη πιο σημαντικά γονίδια μεταξύ των 5.127 γονίδια που αναλύονται σε αυτή τη μελέτη. Στη μελέτη αντιγραφή, η οσφρητική οδός μεταγωγής παρέμεινε ως ένα από τα κορυφαία μονοπάτια με συνεπή μικρά

P αξίες

στην PanScan1 και PanScan2 ομάδα με σημαντική μετα-ανάλυση

P

αξία μετά την προσαρμογή για πολλαπλές δοκιμών. Από την άλλη πλευρά, δεν βρήκαμε καμία συσχέτιση αυτού του μονοπατιού με διπολική ή νόσο του Crohn στην ανάλυση των δεδομένων WTCCC GWAS. Όλα αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι η ένωση της οσφρητικής οδού μεταγωγής και του παγκρέατος είναι απίθανο να οφείλεται στην τύχη. Περαιτέρω αντιγραφή αυτής της σύνδεσης σε άλλες σύνολο δεδομένων και λειτουργικές μελέτες των βιολογικών και μοριακών δεσμών μεταξύ των οσφρητικών σημάτων μεταγωγής και του καρκίνου του παγκρέατος είναι δικαιολογημένη. GPCRs είναι η πρώτη πύλη μέσω της οποίας εκτός σήματα που μεταδίδονται στο κύτταρο. Υψηλή δραστικότητα των GPCR μπορεί να συμβάλει στην μεταγωγή εκτός επιζήμια σημάτων, όπως η ινσουλίνη, η γλυκόζη, ή καρκινογόνες ουσίες, μέσα σε ένα κύτταρο και επάγουν έναν καταρράκτη αντιδράσεων που σχετίζονται με την καρκινογένεση.

Εκτός από αυτές τις δύο οδούς, τέσσερα πρόσθετα μονοπάτια πέρασε επίσης τη διόρθωση Bonferroni για πολλαπλές συγκρίσεις, δηλαδή το MODY, Fc έψιλον RI, μακροχρόνια κατάθλιψη και αγγειακά μονοπάτια συστολή των λείων μυών. Ωστόσο, η οδός MODY ήταν ιδιαίτερα σημαντική στην PanScan1, αλλά δεν ήταν σημαντική στην PanScan2. Η μειωμένη ή ασθενέστερη ένωση γονίδιο κινδύνου σε PanScan2 έχει ήδη παρατηρηθεί για άλλα γονίδια [3], [4]. Η διαφορά αυτή μπορεί να σχετίζεται με το γεγονός ότι PanScan1 συνενώθηκε από 12 μελέτες κοόρτης και μελέτη ελέγχου μία περίπτωση, ενώ PanScan2 συντάχθηκε από οκτώ μελέτες ελέγχου περίπτωση. Λόγω της ταχείας θνησιμότητας του καρκίνου του παγκρέατος, μελέτη ελέγχου υπόθεση μπορεί να υποβάλει σε μια προκατάληψη επιβίωσης αν τα γονίδια δοκιμών που σχετίζονται με την επιβίωση. Παρά το γεγονός ότι η μετα-ανάλυση δεν έδειξε σημαντική

P

αξίας, αυτή η οδός έχει αναγνωριστεί ως η πιο σημαντική οδό σε σχέση με τον καρκίνο του παγκρέατος σε ξεχωριστή ανάλυση των PanScan δεδομένων με τη χρήση δύο διαφορετικών στατιστικών μεθόδων [13]. Τα γονίδια MODY είναι ένα σημαντικό μέρος του μεταγραφικού δικτύου που ρυθμίζει την ανάπτυξη και διαφοροποίηση του παγκρέατος στην πρώιμη ζωή και διατηρεί παγκρεατικών ομοιόστασης στην ενήλικη ζωή [42], [43], [44]. Τρία γονίδια MODY (

HNF1A

,

HNF4G

, και

NR5A2

) ήταν μεταξύ των κορυφαίων 10 γονίδια με

P

τιμές & lt? 0,0001 σε ανάλυση LKM . Αξίζει να σημειωθεί ότι, ακόμη δύο από τα κορυφαία 10 γονίδια,

ΕΛΕΡΠΕ

και

MYC

, είναι επίσης γνωστό ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του παγκρέατος [45]. Γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη και διαφοροποίηση οργάνου μπορούν να συμβάλουν στην ικανότητα των καρκινικών κυττάρων να πολλαπλασιάζονται και να επιβιώσουν, καθώς και alter πλαστικότητα των κυττάρων, έτσι επαναπρογραμματισμό κυττάρων σε μία κατάσταση που μπορεί να δώσει αφορμή για έναν όγκο. γονίδια MODY μπορεί επίσης να συνεισφέρει στον καρκίνο του παγκρέατος, τροποποιώντας τον κίνδυνο διαβήτη [46] και της παχυσαρκίας [47], [48], ή με ρύθμιση επιθηλιακά κυτταρική ανάπτυξη και διαφοροποίηση, το μεταβολισμό των λιπιδίων [49], πρωτεΐνη φουκοσυλίωσης [50], και φλεγμονή [51].

Fc έψιλον RI είναι ένας υποδοχέας υψηλής συγγένειας για IgE, και ενεργοποίηση των μαστοκυττάρων που προκαλείται από Fc έψιλον RI είναι ένα γεγονός κλειδί στην αλλεργική φλεγμονώδη απόκριση. Αύξηση στοιχεία δείχνουν ότι η φλεγμονή γύρω όγκων, συμπεριλαμβανομένων διήθηση από σιτευτικά κύτταρα, η ανάπτυξη του όγκου εγκαταστάσεις και την αγγειογένεση σε καρκίνο του παγκρέατος [52], [53]. Ωστόσο, αυτή η οδός μαζί με την μακροχρόνια κατάθλιψη και αγγειακά μονοπάτια συστολή των λείων μυών δεν είχαν συνεπή αποτελέσματα στις μελέτες αντιγραφής. Έτσι, τα δεδομένα αυτά πρέπει να αντιμετωπίζονται με προσοχή.

Σε σύγκριση με τα ευρήματα από το παρελθόν αναφερθεί υποψήφιο μονοπάτι /γονιδιακή ανάλυση [13], τα ευρήματά μας σχετικά με τις οδούς που περιλαμβάνονται στις δύο μελέτες ήταν αρκετά συνεπής, δηλαδή μια θετική εύρεση σχετικά με την ανάπτυξη του παγκρέατος (γνωστός και ως MODY) οδός /γονίδια και τα αρνητικά συμπεράσματα για την επιδιόρθωση του DNA, απόπτωση, σηματοδότηση της ινσουλίνης, Wnt, εγκοπή και σκαντζόχοιρος μονοπάτια /γονίδια.

Αυτό είναι μακράν η μεγαλύτερη μελέτη του παγκρέατος του καρκίνου με την πιο ολοκληρωμένη ανάλυση όλων των βιολογικών οδούς που εντοπίστηκαν από KEGG χρησιμοποιώντας αγνωστικιστής προσέγγιση. Χρησιμοποιώντας PCA σε GRASS μειώνεται σημαντικά η διάσταση των δεδομένων GWAS και αύξησε την πιθανότητα ξεχωρίζοντας χρήσιμες πληροφορίες. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο LKM ξεπέρασε τις επιρροές των θετικών και αρνητικών επιπτώσεων της SNPs και μας επέτρεψε να εντοπιστούν νέα γονίδια εκτός από την αντιγραφή των περιοχών του γονιδίου που ανακαλύφθηκε από προηγούμενες μελέτες οριακού ένωση [54]. Με την εκτέλεση της ανάλυσης GRASS σε δύο ανεξάρτητες ομάδες, έχουμε δείξει συνεπή ευρήματα σε ορισμένα από τα σημαντικά μονοπάτια. Περαιτέρω αντιγραφή αυτών των ευρημάτων στο μέλλον πρόσθετα καρκίνο του παγκρέατος δεδομένων GWAS είναι δικαιολογημένη. Συνολικά, η προσέγγιση της ανάλυσης μονοπάτι με εντατικό έλεγχο για ψευδώς θετικά ευρήματα έχει μεγάλες δυνατότητες για να αποκαλύψει γονίδιο χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη νόσο χωρίς εκ των προτέρων. Σωστή χρήση αυτού του εργαλείου μπορεί να ανοίξει νέους δρόμους έρευνας για τους μοριακούς μηχανισμούς του καρκίνου του παγκρέατος και πιθανοί στόχοι για την πρόληψη και τη θεραπεία της ασθένειας αυτής.

Υποστήριξη Πληροφορίες

Πίνακα S1.

Λίστα των 197 βιολογικών μονοπατιών που αναλύονται στην παρούσα μελέτη

doi:. 10.1371 /journal.pone.0046887.s001

(XLS)

Πίνακας S2. .

Αποτελέσματα της ανάλυσης GRASS σε υποομάδες και σε WTCCC GWAS σύνολο δεδομένων

doi: 10.1371 /journal.pone.0046887.s002

(XLS)

Πίνακα S3.

Λίστα των 5.127 γονίδια που αναλύονται στην παρούσα μελέτη

doi:. 10.1371 /journal.pone.0046887.s003

(XLS)

Πίνακας S4.

Λίστα των γονιδίων σε κάθε σύμπλεγμα που προσδιορίζονται στην ανάλυση DAVID

doi:. 10.1371 /journal.pone.0046887.s004

(XLS)

Ευχαριστίες

Σας ευχαριστούμε όλους συνεισφέροντες στον PanScan GWAS. Ευχαριστούμε τον Δρ Yuxin Φου για τις συμβουλές του σχετικά με την ανάλυση της δομής του πληθυσμού και ο κ Jin Yu για τη βοήθειά του με την εντατική υπολογισμό χρησιμοποιώντας το σύστημα CLUSTER στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, της Σχολής Δημόσιας Υγείας στο Χιούστον.