PI3K/AKT/mTOR信号通路中关键基因遗传变异与胃癌发病风险的关联研究及机制研究

Gastric cancer is one of the leading causes of cancer-related deaths in China with significant individual differences in susceptibilty and clinical features, but the exact mechanism is still unclear. The phosphoinositide-3 kinase (PI3K)-AKT-mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway is a major pathway controlling cell growth and tumorigenesis. Genetic variations of key genes in PI3K/AKT/mTOR pathway may cause abnormal signaling pathways and contribute to gastric cancer carcinogenesis.We applied a comprehensive pathway-based approach to systemically evaluate potentially functional single-nucleotide polymorphisms (SNPs) of key genes in the PI3K-AKT-mTOR pathway as predictors of gastric cancer risk in a hospital-based case-control study. Further functional assay analyses were utilized to identify whether genetic variants alter its target gene expressions and transcriptional regulation. This study may give an insight in biological mechanism of PI3K/AKT/mTOR pathway in development of gastric cancer and provide biomarkers for the disease risk predication.

胃癌是我国高发的恶性肿瘤之一，其发病和临床特征存在明显的个体差异，与基因的遗传变异有关。PI3K/AKT/mTOR信号通路是调控细胞增殖、维持细胞恶性的重要信号通路之一。我们的前期研究发现位于mTOR基因启动子区一个多态性位点的显性模型显著提高了胃癌的发病风险，在此基础上我们提出假说：该通路中基因的遗传变异可能会引起信号通路调控异常，进而导致胃癌的发生。为了验证这一假说，我们将采用大样本的病例-对照研究方法，探讨该信号通路关键基因具有潜在生物学功能的单核苷酸多态性（SNPs）与胃癌发病风险的关系。并运用载体构建、细胞转染、荧光素酶活性分析、real time PCR、免疫组化等方法探讨SNPs影响基因转录调控的可能机制，从分子、细胞、组织水平等多方面验证人群宏观研究结果。本研究对揭示AKT信号通路关键基因参与胃癌发病的分子遗传学机制具有重要意义，并为胃癌个体化预防和治疗提供新的思路。

PI3K/AKT/mTOR信号通路的异常改变与包括胃癌在内的多种常见肿瘤的发生密切相关。本研究拟探讨该通路关键基因的潜在功能性SNPs位点是否会影响个体罹患胃癌的易感性。我们在1100例胃癌患者和1144例对照中开展以医院为基础的病例-对照研究，筛选了6个关键基因的20个潜在功能性SNPs位点进行基因型分型。利用多元Logistic回归模型分析不同基因型的主效应、联合效应以及环境－基因之间的交互作用。对有阳性关联的SNP分析不同基因型与mRNA 的表达有无统计学关联。我们发现携带RPTOR rs1468032 TA/AA；AKT1 rs2494752 AG/GG；mTOR rs1034528 CG/CC；mTOR rs3806317 GA/GG基因型的个体显著增加了胃癌的发病风险。在分层分析中发现这四个SNP在不同的亚层中显著增加了胃癌的发病风险。多元Logistic回归模型发现PIK3R1 rs3730089位点的变异基因型与吸烟(P=0.041)；AKT2 rs7254617位点的变异基因型与饮酒(P=0.021)；mTOR rs1034528位点的变异基因型与吸烟(P=0.019)；mTOR rs17036508位点的变异基因型与吸烟(P=0.020)；mTOR rs2295080位点的变异基因型与吸烟(P=0.003)之间存在相乘交互作用。mTOR rs1034528 位点在GTEx 数据库的结果显示等位基因G→C 的改变显著增加了mTOR mRNA 的表达水平（P = 0.023）。mTOR rs3806317在来自胃癌癌旁正常组织mRNA检测的结果显示携带GG 基因型的mRNA 较之AA 基因型的mRNA 表达量显著增加（P <0.05）。本研究在大样本病例-对照研究中证实PI3K/AKT/mTOR信号通路关键基因SNPs与中国华东地区汉族人群的胃癌易感性相关，发现了基因与环境因素之间存在交互作用。eQTL 的结果可以解释部分阳性SNP 可能的生物学机制。本研究的发现需要在更大的具有前瞻性的队列人群中验证所取得结果的科学性和可靠性，以期为今后胃癌的个体化预防和诊治提供重要参考。.