乳腺癌、甲狀腺癌和黑色素瘤全基因組關(guān)聯(lián)分析計量和熱點研究

王 斌，許春偉

（1.唐縣人民醫(yī)院病理科，河北唐縣 723502；2.中國人民解放軍北京軍區(qū)總醫(yī)院病理科）

乳腺癌、甲狀腺癌和黑色素瘤全基因組關(guān)聯(lián)分析計量和熱點研究

王 斌1，許春偉2△

（1.唐縣人民醫(yī)院病理科，河北唐縣 723502；2.中國人民解放軍北京軍區(qū)總醫(yī)院病理科）

全基因組關(guān)聯(lián)研究；GWAS；文獻(xiàn)研究

全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）是利用高通量基因芯片技術(shù)，對人類全基因組范圍內(nèi)常見遺傳變異-單核苷酸多態(tài)性（SNP）和拷貝數(shù)變異（CNV）進(jìn)行總體關(guān)聯(lián)分析的研究方法［1］。國際人類基因組測序和單體型圖譜工程的完成，以及經(jīng)濟(jì)高效的高通量基因分型技術(shù)的開展，使全基因組范圍內(nèi)篩檢與疾病相關(guān)的序列變異成為可能，通過比較全基因組范圍內(nèi)所有變異的等位基因頻率，從中發(fā)現(xiàn)與疾病相關(guān)聯(lián)的序列變異［2-3］。2007年，Duggan等［4］和Murabito等［5］利用Illumina及Affymetrix的基因芯片對前列腺癌進(jìn)行了GWAS，此后，越來越多腫瘤方面的GWAS研究結(jié)果陸續(xù)發(fā)表。本研究使用最新的GWAS數(shù)據(jù)庫之一—NHGRI，分析挖掘乳腺癌、甲狀腺癌和黑色素瘤文獻(xiàn)特征數(shù)據(jù)，以期為國內(nèi)甲狀腺、乳腺及皮膚腫瘤GWAS提供參考。

1 材料與方法

研究資料來源于NHGRI。登入頁面http：//www.genome. gov/page.cfm？pageid=26525384#searchForm，在頁面下Disease/ Trait一欄中輸入“Breast cancer”，點擊Search后再點擊“Download Spreadsheet of Search Result”保存“MyGWASSearch. xls”，并改名為“Breast cancer.xls”，并用同樣的步驟獲得“Thyroid cancer.xls”和“Melanoma.xls”。

2 結(jié)果

2.1 文獻(xiàn)基本特征 數(shù)據(jù)庫原記錄包含34篇論文［6-38］（乳腺癌24篇、甲狀腺癌2篇、黑色瘤7篇），涉及114個SNP（乳腺癌88個，甲狀腺癌5個，黑色素瘤21個）。論文分別發(fā)表在Nat Genet（IF：35.209/2012）14篇，Nature（IF：38.597/2012）1篇，Breast Cancer Res （IF：5.872/2012）2篇，Breast Cancer Res Treat （IF：4.469/ 2012）2篇，Hum Genet（IF：4.633/2012）4篇，Hum Mol Genet（IF：7.692/ 2012）3篇，J Hum Genet（IF：2.365/2012）1篇，J Natl Cancer Inst（IF：14.336/2012）1篇，PLoS Genet （IF：8.517/2012）3篇，PLoS One（IF：3.73/2012）1篇，Proc Natl Acad Sci U S A（IF：9.737/2012）1篇。

2.2 第一（篩選）階段樣本量 34篇乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS研究文獻(xiàn)第一階段病例組樣本量30-27758例不等，對照組例數(shù)30-37196例。按病例數(shù)/對照數(shù)的研究文獻(xiàn)分布見圖1。5.88%文獻(xiàn)沒有明確報告對照組樣本量。

圖1 乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)第一階樣本量分布

2.3 第二（驗證）階段樣本量 第二階段病例組樣本量203-26646例，沒有報告第二階段病例數(shù)據(jù)的文獻(xiàn)占11.76%；對照組例數(shù)263-55667例，2.94%的文獻(xiàn)沒有報告對照組樣本量。按病例數(shù)/對照數(shù)的研究文獻(xiàn)分布見圖2。

圖2 乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)第二階段樣本量分布

2.4 染色體區(qū)域相關(guān)SNP（NCBI rs登記號） 所定位的染色體區(qū)域分布大致與染色體長度近似，其中10號和16號染色體明顯多于鄰近的染色體（圖3）。

圖3 乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)中有明確rs（NCBI）登記號SNP所在染色體區(qū)域

2.5 對照組相關(guān)風(fēng)險等位基因頻率 對照組中與最強(qiáng)SNP相關(guān)風(fēng)險等位基因頻率在乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)中的分布，未發(fā)現(xiàn)稀有變異（即在對照人群中的發(fā)生頻率＜1%）的乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)（圖4）。

圖4 對照組中與最強(qiáng)SNP相關(guān)風(fēng)險等位基因頻率在乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)中的分布

2.6 P值文獻(xiàn)中最強(qiáng)SNP 相關(guān)風(fēng)險等位基因P值選擇＜1× 10-6為錄入標(biāo)準(zhǔn)，最小P值2×10-76。P值分布見圖5：

圖5 P值分布

2.7 優(yōu)勢比（OR）或β相關(guān)系數(shù) 文獻(xiàn)中最強(qiáng)SNP相關(guān)風(fēng)險等位基因優(yōu)勢比（或β相關(guān)系數(shù)）為1.04-8.40（圖6）。

圖6 最強(qiáng)SNP相關(guān)風(fēng)險等位基因優(yōu)勢比（或β相關(guān)系數(shù)）分布

2.8 實驗平臺及檢測SNP數(shù)量 超過一半（64.70%）的乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS獨立使用了Illumina研究平臺，近三分之一（32.35%）使用Affimetrix芯片系統(tǒng)，2.94%使用Perlegen芯片系統(tǒng)。檢測SNP數(shù)量70897-5480804個，14.71%的研究用試驗平臺的SNP數(shù)量在100萬-1000萬之間（圖7-8）。

圖7 乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)實驗的試驗平臺分布

圖8 乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS文獻(xiàn)使用的試驗平臺檢測SNP數(shù)量

3 討論

3.1 概述 目前，乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS方面的報道主要在甲狀腺癌、乳腺癌和黑色素瘤領(lǐng)域。乳腺癌GWAS方面，Easton等［26］研究發(fā)現(xiàn)，10q26.1區(qū)域（FGFR2基因）rs2981582、16q12.1區(qū)域（TNRC9/LOC643714基因）rs3803662、5q11.2區(qū)域（MAP3K1基因）rs889312、11p15.5區(qū)域（LSP1基因）rs3817198、5q11.2（基因間隔區(qū)）rs13281615和5p12（基因間隔區(qū)）rs981782位點多態(tài)性與乳腺癌易感性相關(guān)聯(lián)；Fletcher等［18］研究發(fā)現(xiàn)，9q31.2區(qū)域（KLF4/RAD23B/ ACTL7A基因）rs865686位點多態(tài)性與乳腺癌易感性相關(guān)，并驗證了Easton等基因多態(tài)性位點。甲狀腺癌GWAS方面，Gudmundsson等［7］研究發(fā)現(xiàn)，9q22.3區(qū)域（FOXE1基因）rs965513和14q13.3區(qū)域（NKX2-1基因）rs944289位點多態(tài)性與低濃度的甲狀腺激素（TSH）顯著相關(guān)，其中rs965513與低濃度的甲狀腺素（T4）和高濃度的甲狀腺（T3）相關(guān)；三年后，Gudmundsson等又報道了2q35區(qū)域（DIRC3基因）rs966423、8p12區(qū)域（NRG1基因）rs2439302和14q13區(qū)域（MBIP基因）rs116909374位點多態(tài)性與甲狀腺癌相關(guān)。黑色素瘤GWAS方面，Brown等［38］研究發(fā)現(xiàn)20q11.2區(qū)域（CDC91L1基因）rs910873位點多態(tài)性與黑色素瘤相關(guān)；隨后，Barrett等報道了2q33區(qū)域（CASP8基因）rs13016963、11q22.3區(qū)域（ATM基因）rs1801516、21q22.3區(qū)域（MX2基因）rs45430、5p15.3區(qū)域（TERT/CLPTM1L基因）rs401681、5p13.2區(qū)域（SLC45A2基因）rs35390、9p21區(qū)域（CDKN2A/MTAP基因）rs7023329、11q14.3區(qū)域（TYR基因）rs1393350、16q24區(qū)域（MC1R基因）rs258322、6q23.2區(qū)域（ASIP基因）rs2284378和22q13.1區(qū)域（PLA2G6基因）rs6001027位點多態(tài)性與黑色素瘤相關(guān)。

3.2 NHGRI數(shù)據(jù)庫分析 通過對NHGRI數(shù)據(jù)庫中乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤中八項數(shù)據(jù)進(jìn)行不完全統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤有如下特點：⑴在文獻(xiàn)基本特征方面：乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤在Nat Genet發(fā)表的文獻(xiàn)最多，占41.18%，其次是Hum Genet（11.76%）和Hum Mol Genet、PLoS Genet（8.82%），再次是Breast Cancer Res Treat（5.88%）。因此推測，Nat Genet以其影響力將是優(yōu)質(zhì)乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS的主要陣地。⑵甲狀腺、乳腺及皮膚腫瘤GWAS第一、二階段的病例組樣本量，一般從幾百例到幾萬例不等，且以千例為主，最大樣本量均不超過30000例；對照組樣本量也從幾百例到幾萬例不等，但以千例以上為主，最大樣本量均超過60000例。⑶染色體區(qū)域相關(guān)SNP方面：以10號和16號染色體區(qū)域SNP居多，其中10號染色體區(qū)域SNP在消化系統(tǒng)腫瘤中也占一定數(shù)量，16號染色體區(qū)域SNP在其它腫瘤中比較少見。⑷對照組相關(guān)風(fēng)險等位基因頻率方面：乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS中風(fēng)險等位基因以Risk Allele Frequency=0.40左右最多，其次是Risk Allele Frequency=0.30，但未發(fā)現(xiàn)稀有變異。⑸P值文獻(xiàn)中最強(qiáng)SNP方面：乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤P值以10-6和10-10為主，其中最強(qiáng)P值2×10-76，是目前為止所有腫瘤GWAS中P值最高的。⑹優(yōu)勢比（OR）或β相關(guān)系數(shù)方面：乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤OR以1.00左右的弱相關(guān)占多數(shù)，2.00以上的強(qiáng)相關(guān)所占比例較少。⑺實驗平臺及檢測SNP數(shù)量方面：乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤實驗平臺方面Illumina研究平臺占大多數(shù)，其次是Affymetrix芯片系統(tǒng)和Perlegen研究平臺，未見Invader研究平臺的報道。檢測SNP數(shù)量從70897個到5480804個，近1/6試驗平臺的SNP數(shù)量在100萬-1000萬之間。

綜上所述，腫瘤方面GWAS的最終目標(biāo)是應(yīng)用于臨床，主要體現(xiàn)在對正常人群進(jìn)行腫瘤的危險度預(yù)測評估和指導(dǎo)腫瘤的個體化治療。個體化治療推崇在腫瘤遺傳譜指導(dǎo)下的個體化醫(yī)學(xué)，為腫瘤發(fā)生和治療療效提供早期預(yù)測，以促進(jìn)腫瘤的預(yù)防和治療。乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS經(jīng)過7年的發(fā)展，已在乳腺癌、甲狀腺癌和黑色素瘤遺傳易感性研究方面取得了很大成功，為個體化治療打下了基礎(chǔ)。本文通過運用文獻(xiàn)計量學(xué)方法客觀分析了NHGRI的文獻(xiàn)基本特征、第一、二階段樣本量、染色體區(qū)域相關(guān)SNP、對照組相關(guān)風(fēng)險等位基因頻率、P值文獻(xiàn)中最強(qiáng)SNP、優(yōu)勢比（OR）或β相關(guān)系數(shù)和實驗平臺及檢測SNP數(shù)量八項數(shù)據(jù)，找到了乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS的一些共性特征，可為乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢奠定基礎(chǔ)，并可為國內(nèi)乳腺、甲狀腺及皮膚腫瘤GWAS提供參考。

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