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中国汉族人群头颈癌遗传易感性的研究

作　者: 袁华
导　师: 陈宁
学　校: 南京医科大学
专　业: 口腔临床医学
关键词: 头颈癌单核苷酸多态性 DNA修复全基因组关联研究 miRNA 遗传易感性分子流行病学
分类号: R739.91
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

头颈癌（Head and neck cancer，HNC）泛指发生于上呼吸消化道包括鼻腔鼻窦、口腔、咽、喉等部位的恶性肿瘤，是全球第六位最常见的恶性肿瘤，严重威胁着人类的健康和生命。头颈癌的发病原因尚不明确，目前认为其发生发展是外界环境与个体遗传因素共同作用的结果。遗传学的研究结果表明，个体遗传背景的差异往往导致了个体罹患头颈癌易感性的不同。因此，对于易感基因的鉴别可能是筛查头颈癌高危人群和预防其发生的关键。随着人类基因组计划(Human Genome Project，HGP)的完成，已确认人类基因存在的遗传变异(Genetic variation)对基因的结构和功能将产生影响，进而影响个体对于疾病的易感性以及治疗药物的反应性等。其中，单核苷酸多态性(Singlenucleotide polymorphisms，SNPs)是遗传变异中最常见的一种类型，目前已被广泛用作基因定位的分子标记，研究者可以通过比较正常人和患病者之间的SNPs基因型频率来定位和识别特定疾病的相关基因。SNPs能够通过改变基因结构影响修复酶的功能，进而导致肿瘤发生的风险增加。以往研究表明，DNA修复基因、凋亡通路相关基因和叶酸代谢通路基因与头颈癌的发生发展密切相关，其中功能性SNPs单一或联合作用与头颈癌发生的风险有关，且可能存在基因-基因和基因-环境交互作用。近年来，MicroRNAs (miRNAs)在恶性肿瘤（包括头颈癌）发生发展中的作用成为研究热点。miRNAs相关基因有望成为一类新型的重要肿瘤易感基因。同时，最近在欧美人群上呼吸消化道肿瘤的全基因组关联研究(Genome-wideAssociation Study，GWAS)中确认了头颈癌的易感区域，但该易感区域与中国汉族人群头颈癌易感性的关系尚未见报道。随着人们对人类基因组、遗传学的认识和高通量分型技术的不断发展，肿瘤易感性的关联研究主要经历了三种重要的SNPs候选策略，即基于候选基因(Candidate gene)、候选生物学通路(Candidate biological pathway)和GWAS。本课题旨在通过以上策略，结合流行病学和分子生物学的研究方法作以下研究：（1）探讨DNA修复通路相关基因遗传变异与中国汉族人群头颈癌的遗传易感性；（2）评价miRNA生物合成通路相关基因的功能性多态变异与中国汉族人群头颈癌的关系；（3）验证基于欧美人群上呼吸消化道肿瘤GWAS发现的易感位点与中国汉族人群头颈癌的关系。本课题的研究结果为进一步揭示头颈癌发生发展的生物学机制提供了重要理论依据，并通过寻找头颈癌易感性生物标志物，为今后中国汉族人群头颈癌高位人群筛查以及实施个体化预防、干预和治疗提供重要线索。第一部分DNA损伤修复通路相关基因功能性多态与头颈癌易感性的关联研究机体内存在多种DNA损伤修复机制，主要包括碱基切除修复(Base excisionrepair，BER)、核苷酸切除修复(Nucleotide excision repair，NER)、错配修复(Mismatch repair，MMR)等。其中，BER主要修复由活性氧、烷化剂等引起的DNA损伤及脱氨、自发水解等引起的DNA单链断裂；NER是DNA修复通路中与烟草所致损伤修复最为密切的途径。有研究表明，上述通路的关键基因如果发生变异，会引起DNA修复能力的改变以及肿瘤发生风险的变化。XRCC1、APE1、ADPRT和XPD、XPG分别在BER及NER通路中扮演着重要的角色。我们推测，这些DNA损伤修复通路重要基因的功能性SNPs单一或联合作用与头颈癌的遗传易感性有关。为验证上述研究假设，本研究采用病例-对照研究方法，以TaqMan技术在397例新发头颈癌患者和900例性别、年龄相匹配的对照中检测了DNA修复通路上的APE1(Asp148Glu，rs1130409)，XRCC1(Arg399Gln，rs25487)，ADPRT（Val762Ala，rs1136410），XPD (Lys751Gln，rs13181)和XPG (His1104Asp，rs17655)共5个功能性SNPs位点，探讨了相关变异基因型与中国汉族人群头颈癌易感性的关系。研究结果显示，上述5个位点在显性模型下与中国汉族人群头颈癌发病风险均无显著关联（rs13181：OR=0.97，95%CI=0.69-1.35；rs17655：OR=0.99，95%CI=0.72-1.24；rs1130409：OR=0.86，95%CI=0.67-1.11；rs25487：OR=0.93，95%CI=0.73-1.19；rs1136410：OR=0.96，95%CI=0.75-1.24）。进一步的分层分析也未发现该5个位点与中国汉族人群头颈癌发病风险相关。本研究结果显示，候选DNA修复基因相关功能性位点与中国汉族人群头颈癌发病无明显关联，该结果需要进一步在大样本和不同人群中验证。第二部分miRNA生物合成通路相关基因功能性多态与头颈癌遗传易感性的研究miRNAs是一种广泛分布的、大小约为21～24个碱基的内源性非编码单链小分子RNAs，能够以不完全互补的方式与其靶mRNA的3’非翻译端(3’ Untranslateregion，3’ UTR)的特定区域相结合，对基因的转录水平和稳定性起着负调控作用。研究者普遍认为miRNAs的表达异常可能受miRNA生物合成通路相关基因的调控。我们推测位于该通路重要基因3’ UTR区域的SNPs改变，可能影响相关miRNA与其结合进而影响该通路的稳定性而与中国汉族人群头颈癌的易感性有关。为了验证以上假说，我们在病例-对照研究中，以TaqMan技术在397例新发头颈癌患者和900例性别、年龄相匹配的对照中分析了DICER、RAN和HIWI基因三个功能性SNP，即DICER（rs1057035）, RAN（rs3803012）和HIWI（rs10773771）与头颈癌易感性的关系。并进一步利用分子生物学手段，探讨了DICER基因3’UTR区域的SNP位点（rs1057035）的功能学意义。研究结果表明，三位点与中国汉族人群头颈癌的发病风险均不存在统计意义上的关联（rs1057035：OR=0.77，95%CI=0.57-1.03；rs3803012：OR=1.18，95%CI=0.81-1.72；rs10773771：OR=0.92，95%CI=0.72-1.19）。但进一步的分层分析显示，与野生纯合子TT相比，rs1057035TC/CC基因型能显著降低口腔癌的发病风险(OR=0.65，95%CI=0.46-0.92)。功能研究同时发现，通过构建荧光素酶报告基因检测，表明rs1057035T>C的碱基改变可能影响hsa-miR-574-3p与DICER3’-UTR区的结合（P<0.05）。上述结果证明，DICER基因3’-UTR区的T>C多态变异可能通过影响hsa-miR-574-3p与其结合进而影响DICER基因的表达，从而影响了中国汉族人群口腔癌的遗传易感性。第三部分基于全基因组关联研究的头颈癌遗传易感性的验证研究最近，McKay等在欧美人群中开展了上呼吸消化道肿瘤的全基因组关联研究，发现位于染色体4q23区域的rs1229984、rs971074、rs1789924，4q21区域的rs1494961和12q24区域rs4767364多态位点与欧美人群上呼吸消化道肿瘤的发病风险有关。并且基于亚洲人群的候选基因关联研究也发现12q24区域rs671多态位点与头颈癌的患病风险相关。根据以上研究结果，我们假设这些区域的多态位点可能和中国汉族人群头颈癌的遗传易感性相关，以验证欧美人群的GWAS结果。为了验证以上假说，本研究中我们根据GWAS及亚洲人群的先前研究结果筛选出6个多态位点（rs1494961、rs1229984、rs1789924、rs971074、rs671和rs4767364），采用病例-对照的研究设计，运用TaqMan基因分型方法，在397例新发头颈癌患者和900例性别、年龄相匹配的对照中分析这6个多态位点的遗传变异与中国汉族人群头颈癌易感性的关系。结果显示，rs1229984（A>G）和rs671（G>A）的遗传变异能够显著影响头颈癌的发病风险。其中，携带rs1229984AG/GG基因型者罹患头颈癌的风险较携带AA基因型者增加37%（OR=1.37，95%CI=1.08-1.74），而携带rs671AA基因型的人发生头颈癌的风险较携带GG/GA基因型者降低（OR=0.36，95%CI=0.20-0.66）；两者联合分析发现，携带3-4个危险等位基因者罹患头颈癌的风险是携带0-1个危险等位基因者的1.96倍(OR=1.96，95%CI=1.08-3.58)。本研究结果表明，染色体4q23区域的rs1229984和12q24区域的rs671与中国汉族人群头颈癌的易感性有关。

全文目录

摘要  5-10
Abstract  10-15
序言  15-20
第一部分 DNA 损伤修复通路相关基因功能性多态与头颈癌遗传易感性的关联研究  20-48
  前言  20-23
  材料与方法  23-34
  结果  34-44
  讨论  44-47
  结论  47-48
第二部分 miRNA 生物合成通路相关基因功能性多态与头颈癌遗传易感性的研究  48-67
  前言  48-50
  材料与方法  50-59
  结果  59-64
  讨论  64-66
  结论  66-67
第三部分基于全基因组关联研究的头颈癌遗传易感性的验证研究  67-82
  前言  67-70
  材料与方法  70-73
  结果  73-78
  讨论  78-80
  结论  80-82
全文总结  82-84
参考文献  84-95
综述  95-110
  参考文献  104-110
附录一论文缩略词表  110-111
附录二发表论文  111-112
致谢  112

中国汉族人群头颈癌遗传易感性的研究

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