肿瘤遗传标记-DNA修复与肿瘤发病风险的研究-NoSlbssu.pptx

肿瘤遗传标记肿瘤遗传标记肿瘤遗传标记肿瘤遗传标记-DNA-DNA修复与修复与修复与修复与肿瘤发病风险的研究肿瘤发病风险的研究肿瘤发病风险的研究肿瘤发病风险的研究 魏庆义魏庆义魏庆义魏庆义,M.D.,Ph.D.,M.D.,Ph.D.流行病系流行病系流行病系流行病系美国休斯顿德州医学中心美国休斯顿德州医学中心MD Anderson Cancer Center肿瘤死亡病因肿瘤死亡病因电离辐射电离辐射 3%Tobacco 30%酗酒酗酒 5%成年人膳食和肥胖症成年人膳食和肥胖症 30%其他其他 7%免疫因素免疫因素 5%缺乏运动缺乏运动 5%遗传因素遗传因素 5%病毒感染病毒感染 5%产前因素和生长因素产前因素和生长因素产前因素和生长因素产前因素和生长因素 5%5%Harvard School of Public Health,1998Harvard School of Public Health,1998 基本数据基本数据:百万百万 美国人口美国人口:300.0 吸烟者吸烟者:46.5 每年癌症患者每年癌症患者 1.3 每年肺癌患者每年肺癌患者 0.5 每年头颈部癌患者每年头颈部癌患者 0.04吸烟与肿瘤吸烟与肿瘤ACS,2009遗传因素一定在起作用遗传因素一定在起作用!Peto J,Nature,2001吸烟在不同人群中有不同危害吸烟在不同人群中有不同危害中国中国美国美国Cell CycleArrestDNA RepairCancer ApoptosisTranscription Dependent ApoptosisTranscription IndependentApoptosis DNADNA损伤损伤-修复与修复与修复与修复与肿肿瘤瘤瘤瘤发发生的机制生的机制生的机制生的机制 p53 Proteinp53 ProteinAccumulationAccumulation DNADAMAGEAltered ExpressionAltered ExpressionBAX,Fas,Bcl2PIG3 Binding to Transcription Binding to Transcription Replication-Repair FactorsReplication-Repair FactorsTFIIH(XPB,XPD)and p62 binds to p53PCNA(p21WAF1 and GADD45)Increased ExpressionIncreased Expression p21WAF1,MDM2,cyclin G,and GADD45Modified from Harris,1994DNA 修复基因和肿瘤发生修复基因和肿瘤发生 基因基因基因基因 肿瘤肿瘤肿瘤肿瘤 XP(A)皮肤癌皮肤癌 XP(B)皮肤癌皮肤癌XP(C)皮肤癌皮肤癌XP(D)皮肤癌皮肤癌XP(E-G)皮肤癌皮肤癌 hMLH1结肠癌结肠癌hPSM1/2结肠癌结肠癌hMSH2结肠癌结肠癌hMSH3结肠癌结肠癌hMSH6结肠癌结肠癌 pRB 视网膜母细胞瘤视网膜母细胞瘤P53,hCHK2 Li-Fraumeni综合症综合症P16黑色素瘤黑色素瘤ATM乳腺癌乳腺癌 BRCA1/2乳腺癌乳腺癌正常修复功能正常修复功能修复功能缺陷修复功能缺陷DNA修复的特定通路修复的特定通路DNA断裂断裂 重组（重组（重组（重组（HRHR）和）和）和）和 非重组修复非重组修复非重组修复非重组修复 （NHEJNHEJ）氧化氧化损伤损伤多碱基剪切修复多碱基剪切修复多碱基剪切修复多碱基剪切修复(BER)(BER)DNA加成物加成物多碱基剪切修复多碱基剪切修复多碱基剪切修复多碱基剪切修复(NER)(NER)铰链物铰链物NER,HR&NHEJNER,HR&NHEJ的综合修复的综合修复的综合修复的综合修复 人类人类人类人类 DNA DNA修复通路修复通路修复通路修复通路 修复类型修复类型修复类型修复类型 基因种类基因种类基因种类基因种类 损伤种类损伤种类损伤种类损伤种类 单碱基剪切修复单碱基剪切修复单碱基剪切修复单碱基剪切修复DNA ligase(LIG3),单碱基损伤单碱基损伤DNA glycosylase(MBD4,MPG,MYH,NTH1,OGG1,SMUG1,TDG,UNG),APE1,APE2,XRCC1,ADPRT,ADPRTL2,ADPRTL3.多碱基剪切修复多碱基剪切修复多碱基剪切修复多碱基剪切修复XPA,XPC,XPE,XPF/ERCC4,多碱基损伤多碱基损伤 XPG/ERCC5,ERCC1,LIG1,（紫外线、吸烟）（紫外线、吸烟）CSB/ERCC6,CSA/CKN1,XAB2,TFIIH(XPB/ERCC3 XPD/ERCC2,GTF2H1,GTF2H21,GTF2H3,GTF2H4,CDK7,CCNH,MNAT),DDB1,DDB2,MMS19,CENN2,AD23A,RAD23B,RPA1,RPA2,RPA3.碱基错配修复碱基错配修复MSH2,MHS3,MSH6,MSH4,碱基错配碱基错配MSH5,MLH1,MLH3,PMS1,PMS2,PMS2L3,PMS2L4.Wood et al,Science,2001重组修复重组修复 RAD50,RAD51,RAD51B,RAD51C,DNA双链断裂双链断裂 RAD51D,RAD54L,RAD54B,V(D)J重组重组 RAD52,DMC1,MRE11A,NBS1,ERCC1,XPF/ERCC4,XRCC2 XRCC3,XRCC4,XRCC5,XRCC6 XRCC7,XRCC8,BRCA1,BRCA2.XP病人和正常人中皮肤癌发生的年龄分布病人和正常人中皮肤癌发生的年龄分布Kraemer,PNAS,1997Skin cancers in normal populationSkin cancers in XP populationXP=xeroderma pigmentosum变量量病例病例 对照照OR(95%CI)P value No.(%)No.(%)总数数 895 898年年龄 0.493 55 439(49.1)455(50.7)55 456(50.9)443(49.3)性性别 0.231 男男 674(75.3)654(72.8)女女 221(24.7)244(27.2)种族种族 0.859 白人白人767(85.7)763(85.0)西裔西裔 69(7.7)70(7.8)非裔非裔 59(6.6)65(7.2)吸烟吸烟 0.0001 从从 无无291(32.5)310(34.5)1.39(1.091.78)曾曾经239(26.7)441(49.1)1.00 未未间断断 365(40.8)147(16.4)3.97(3.085.13)喝酒喝酒 0.0001 从无从无 235(26.3)398(44.3)1.00 曾曾经206(23.0)149(16.6)2.12(1.602.81)未未间断断 454(50.7)351(39.1)2.10(1.682.63)家族史家族史 0.748 有有 516(57.7)511(56.9)1.00 无无 379(42.3)387(43.1)1.01(0.83-1.23)头颈部肿瘤病例头颈部肿瘤病例-对照研究中部分变量的频数分布对照研究中部分变量的频数分布2000-2006*Differences between cases and controls were analyzed by two-sided 2 and Students t tests 实验室血室血样处理流程理流程PHAPHAPHAPHASpinSpinWhole blood Whole blood short-term cultureshort-term culture 1ml 1ml 1ml 1ml 1ml 1mlMutagen Mutagen sensitivitysensitivityassayassayBPDEBPDE ControlControlBPDEBPDEGammaGamma 1ml 1mlBPDE-BPDE-Induce DNAInduce DNA adducts adducts assayassayDNADNAextractionextraction 1ml 1mlRT-PCR forRT-PCR forgene expressiongene expressionLong-termLong-termstoragestoragecDNAcDNADNADNA 1ml 1mlRNARNAextractionextractionGenotypingGenotypingLymphocyte isolationLymphocyte isolation(frozen)(frozen)CAT/LucCAT/LucassaysassaysDNA repairDNA repaircapacitycapacity2 ml2 mleacheachTransfectionTransfectionHeparinized,10-30 mlHeparinized,10-30 ml Sample collectionSample collection(cases and controls)(cases and controls)1ml1mlPlasmaPlasmaSerum Serum 烟草致癌物诱导的烟草致癌物诱导的烟草致癌物诱导的烟草致癌物诱导的DNADNADNADNA损伤与修复机制损伤与修复机制损伤与修复机制损伤与修复机制OHBPDEOHO过氧过氧化酶化酶DNA加成物加成物DNA恢复正常恢复正常Benzoapyrene吸烟吸烟修复复合体修复复合体连接连接POL/,ligasePCNA,RFC RPA NER Core ProteinsERCC1XPAXPB/ERCC3XPCXPD/ERCC2XPE/DDB1/2XPE/ERCC4XPG/ERCC5Neumann et al.,Mol Carcino,2005Li et al.,Int J Cancer.2001BPDE-诱导DNA加成物的加成物的检测头颈部部肿瘤研究瘤研究Cancer Res 2007;67:(12).June 15,2007变量量 病例病例(n=803)对照照(n=839)P or OR(95%CI)*n(%)n(%)总数数加成物中位数加成物中位数 29.22/107 508(63.3)419(50.0)1.71(1.392.10)白人白人加成物中位数加成物中位数 29.22/107 431(64.7)338(51.2)1.81(1.452.27)*Adjusted for the matching variables:age(in years),sex,ethnicity,smoking and alcohol use.染色体染色体对DNA损伤剂的敏感性的敏感性测定定变量量 病例病例(n=895)对照照(n=898)P or OR(95%CI)*n(%)n(%)总数数中位数中位数 0.43 548(61.2)457(50.9)1.57(1.291.90)白人白人中位数中位数 0.43 465(60.6)381(49.9)1.56(1.271.91)*Adjusted for the matching variables:age(in years),sex,ethnicity,smoking and alcohol use.Cancer Res 2008;68:(11).June 1,2008 宿主报告基因的宿主报告基因的DNA损伤修复测定损伤修复测定4863 bp ApEnhPLucBgl II Xbal IPvu I BamH I Nar I Bgl II pCMVlucpCMVcat5000 bp ApEnhPcatHind IIIXbal IEcoR I EcoR I BPDEBPDEBPDEBPDEQiao et al.,Mutat Res,2002Cases =803Controls=839 趋势检验趋势检验:P 0.001 调整相对比数调整相对比数DRC(%)四分位数四分位数个体个体DNA修复功能与头颈部肿瘤发病分险修复功能与头颈部肿瘤发病分险 High LowLi et al.,Can Res,2007病例病例=721对照对照=721 趋势检验趋势检验:P 0.0001修复功能修复功能Cases =767Controls=763 趋势检验趋势检验:P=0.0001染色体敏感性染色体敏感性DNA加成物加成物Wang et al.,CCR,2009Wang et al.,Cancer Res,2007反式蛋白质芯片测定修复蛋白水平反式蛋白质芯片测定修复蛋白水平Wei et al.,CEBP,200557病例，病例，63对照照0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 相对比数相对比数相对表达水平相对表达水平:ERCC1XPAXPCXPD/ERCC2XPF/ERCC4XPG/ERCC5(compared to beta-actin)NERNER修复蛋白水平与头颈部肿瘤发病风险修复蛋白水平与头颈部肿瘤发病风险修复蛋白水平与头颈部肿瘤发病风险修复蛋白水平与头颈部肿瘤发病风险病例病例=57对照对照=63Wei et al.,CEBP,2005Gene rs no.Allele 1 Allele 2 Codon WtVariant Var freERCC1 None ERCC2 1799793GA 312ASP(D)ASN(N)0.24 1052559AC 751LYS(K)GLN(Q)0.22ERCC3 NoneERCC4 2020955TC 662SER(S)PRO(P)0.06ERCC5 17655GC1104ASP(D)HIS(H)0.38ERCC6 2228528GA 399GLY(G)ASP(D)0.22 2228526AG1097MET(M)VAL(V)0.18 2228527AG1213ARG(R)GLY(G)0.19 4253211GC1230ARG(R)PRO(P)0.08 2228529AG1413GLN(Q)ARG(R)0.19XPA NoneXPC 2228000CT 499ALA(A)VAL(V)0.24 2228001AC 939LYS(K)GLN(Q)0.34多碱基剪切修复基因多多碱基剪切修复基因多态位点及位点及对其功能的影响其功能的影响(nsSNPs in NER genes)多碱基剪切修复基因多多碱基剪切修复基因多多碱基剪切修复基因多多碱基剪切修复基因多态态位点与位点与位点与位点与头颈头颈部部部部肿肿瘤瘤瘤瘤发发病病病病风险风险NER-SNPsNER-SNPsNER-SNPs 829/854 829/854 829/854 OR(95%CI)OR(95%CI)OR(95%CI)ERCC1ERCC1ERCC1C8092AC8092A AA vs CC+CAAA vs CC+CAAA vs CC+CA 0.9(0.6-1.4)0.9(0.6-1.4)0.9(0.6-1.4)XPAXPAXPAG23AG23A AA vs AA vs AA vs GG+AGGG+AG 0.9(0.7-1.2)0.9(0.7-1.2)0.9(0.7-1.2)XPCXPCXPCAla499ValAla499Val Val/Val vs Ala/Ala+Ala/ValVal/Val vs Ala/Ala+Ala/Val 1.7(1.2-2.4)1.7(1.2-2.4)1.7(1.2-2.4)Lys939GlnLys939Gln Gln/Gln vs Lys/Lys+Lys/GlnGln/Gln vs Lys/Lys+Lys/Gln 1.1(0.8-1.4)1.1(0.8-1.4)1.1(0.8-1.4)ERCC2/XPDERCC2/XPDERCC2/XPD Asp312AsnAsp312Asn Asn/Asn vs Asp/Asp+Asp/AsnAsn/Asn vs Asp/Asp+Asp/Asn 1.2(0.9-1.7)1.2(0.9-1.7)1.2(0.9-1.7)Lys751GlnLys751Gln Gln/Gln vs Lys/Lys+Gln/GlnGln/Gln vs Lys/Lys+Gln/Gln 1.1(0.8-1.4)1.1(0.8-1.4)1.1(0.8-1.4)XPG/ERCC5XPG/ERCC5XPG/ERCC5His1104AspHis1104Asp Asp/Asp vs His/His+His/AspAsp/Asp vs His/His+His/Asp 0.8(0.5-1.3)0.8(0.5-1.3)0.8(0.5-1.3)All SNPs combined asAll SNPs combined asAll SNPs combined asNo.of variant homozygotesNo.of variant homozygotesNo.of variant homozygotes no.(%)no.(%)no.(%)no.(%)OR(95%CI)no.(%)OR(95%CI)no.(%)OR(95%CI)0-2 0-2 0-2 114(13.8)114(13.8)114(13.8)140(16.3)1.0140(16.3)1.0140(16.3)1.03 3 3 453(54.6)453(54.6)453(54.6)477(55.9)1.2(0.9-1.6)477(55.9)1.2(0.9-1.6)477(55.9)1.2(0.9-1.6)4 4 4 194(23.4)194(23.4)194(23.4)177(20.7)177(20.7)177(20.7)1.4(1.0-1.9)1.4(1.0-1.9)1.4(1.0-1.9)5 5 5 53(6.4)53(6.4)53(6.4)55(6.4)1.2(0.8-2.0)55(6.4)1.2(0.8-2.0)55(6.4)1.2(0.8-2.0)6 6 6 15(1.8)15(1.8)15(1.8)5(0.6)5(0.6)5(0.6)4.1(1.4-12.0)4.1(1.4-12.0)4.1(1.4-12.0)P for trend P for trend P for trend 0.0170.0170.017Gene Gene Gene Comparison Cases/Controls Risk*Comparison Cases/Controls Risk*Comparison Cases/Controls Risk*Adjusted for age,sex,smoking and alcohol use (An et al.,CEBP,2007)结论结论结论结论l l需要有高通量基因型检测的平台，乃至个体全基因遗传需要有高通量基因型检测的平台，乃至个体全基因遗传需要有高通量基因型检测的平台，乃至个体全基因遗传需要有高通量基因型检测的平台，乃至个体全基因遗传变异的测定和建立多元回归预警数学模型变异的测定和建立多元回归预警数学模型变异的测定和建立多元回归预警数学模型变异的测定和建立多元回归预警数学模型l l个体个体个体个体DNADNA修复功能低下增加头颈部肿瘤的发病风险修复功能低下增加头颈部肿瘤的发病风险修复功能低下增加头颈部肿瘤的发病风险修复功能低下增加头颈部肿瘤的发病风险l l个体个体个体个体DNADNA修复功能低下可能有遗传因素决定修复功能低下可能有遗传因素决定修复功能低下可能有遗传因素决定修复功能低下可能有遗传因素决定l l需要有大规模的病例需要有大规模的病例需要有大规模的病例需要有大规模的病例-对照研究来揭示基因对照研究来揭示基因对照研究来揭示基因对照研究来揭示基因-基因和基基因和基基因和基基因和基因因因因-环境的交互影响环境的交互影响环境的交互影响环境的交互影响鸣谢鸣谢鸣谢鸣谢l l Recruitment of subjectsRecruitment of subjectsl l Administering questionnaires Administering questionnairesl l Processing of blood samples Processing of blood samplesl l Extraction of DNA Extraction of DNAl l Cell culture Cell culturel l Phenotyping/DRC Phenotyping/DRCl l Genotyping Genotypingl l Data entry Data entryl l Data analysis Data analysisl l Manuscripts Manuscripts