Assoziation zwischen SNPs aus definierten Signalwegen und dem Risiko von früher oder später Toxizität und individueller Strahlenempfindlichkeit

Sebastian Reuther; Silke Szymczak; Annette Raabe; Kerstin Borgmann; Andreas Ziegler; Cordula Petersen; Ekkehard Dikomey; Ulrike Hoeller

doi:10.1007/s00066-014-0741-y

Assoziation zwischen SNPs aus definierten Signalwegen und dem Risiko von früher oder später Toxizität und individueller Strahlenempfindlichkeit

Translated title of the contribution: Association between SNPs in defined functional pathways and risk of early or late toxicity as well as individual radiosensitivity

Sebastian Reuther, Silke Szymczak, Annette Raabe, Kerstin Borgmann, Andreas Ziegler, Cordula Petersen, Ekkehard Dikomey^*, Ulrike Hoeller

^*Corresponding author for this work

Institute of Medical Biometry and Statistic

16 Citations (Scopus)

Abstract

Background and purpose: The aim of this study was to determine the impact of functional single nucleotide polymorphism (SNP) pathways involved in the ROS pathway, DNA repair, or TGFB1 signaling on acute or late normal toxicity as well as individual radiosensitivity.

Materials and methods: Patients receiving breast-conserving surgery and radiotherapy were examined either for erythema (n = 83), fibrosis (n = 123), or individual radiosensitivity (n = 123). The 17 SNPs analyzed are involved in the ROS pathway (GSTP1, SOD2, NQO1, NOS3, XDH), DNA repair (XRCC1, XRCC3, XRCC6, ERCC2, LIG4, ATM) or TGFB signaling (SKIL, EP300, APC, AXIN1, TGFB1). Associations with biological and clinical endpoints were studied for single SNPs but especially for combinations of SNPs assuming that a SNP is either beneficial or deleterious and needs to be weighted.

Conclusion: Functional pathways of SNPs may be used to form a risk score allowing to predict acute and late radiation-induced toxicity but also to unravel the underlying biological mechanisms.

Results: With one exception, no significant association was seen between a single SNP and the three endpoints studied. No significant associations were also observed when applying a multi-SNP model assuming that each SNP was deleterious. In contrast, significant associations were obtained when SNPs were suggested to be either beneficial or deleterious. These associations increased, when each SNP was weighted individually. Detailed analysis revealed that both erythema and individual radiosensitivity especially depend on SNPs affecting DNA repair and TGFB1 signaling, while SNPs in ROS pathway were of minor importance.

Translated title of the contribution	Association between SNPs in defined functional pathways and risk of early or late toxicity as well as individual radiosensitivity
Original language	German
Journal	Strahlentherapie und Onkologie
Volume	191
Issue number	1
Pages (from-to)	59-66
Number of pages	8
ISSN	0179-7158
DOIs	https://doi.org/10.1007/s00066-014-0741-y
Publication status	Published - 01.2014

Funding

The authors thank Ms. Maria Omniczynski for the excellent technical assistance. This project was supported by the Deutsche Bundesministerien für Umwelt und Reaktorsicherheit (BMU, grant no. StrSch4460) as well as Bildung und Forschung (BMBFgrant no. 02NUK005B).

Funders	Funder number
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Research Areas and Centers

Research Area: Medical Genetics

DFG Research Classification Scheme

2.22-01 Epidemiology, Medical Biometry/Statistics

UN SDGs

This output contributes to the following UN Sustainable Development Goals (SDGs)

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10.1007/s00066-014-0741-y

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title = "Assoziation zwischen SNPs aus definierten Signalwegen und dem Risiko von fr{\"u}her oder sp{\"a}ter Toxizit{\"a}t und individueller Strahlenempfindlichkeit",

abstract = "Hintergrund und Ziel F{\"u}r ein SNP-Netzwerk („single nucleotide polymorphism“, Einzelnukleotidpolymorphismus), welches im ROS-Signalweg, an der DNA-Reparatur und im TGFB1-Signalweg involviert ist, sollen die Bedeutung f{\"u}r die akute und sp{\"a}te Toxizit{\"a}t sowie die individuelle Strahlenempfindlichkeit bestimmt werden. Material und Methoden Nach Strahlentherapie wurden Brustkrebspatientinnen entweder hinsichtlich des Erythems (n = 83), einer Fibrose (n = 123) oder der individuellen Strahlenempfindlichkeit (n = 123) untersucht. Die 17 untersuchten SNPs sind entweder am ROS-Pathway (GSTP1, SOD2, NQO1, NOS3, XDH), bei der DNA-Reparatur (XRCC1, XRCC3, XRCC6, ERCC2, LIG4, ATM) oder dem TGFB Signalling (SKIL, EP300, APC, AXIN1, TGFB1) beteiligt. Die Assoziation mit biologischen und klinischen Endpunkten wurde f{\"u}r einzelne, aber insbesondere f{\"u}r Kombinationen von SNPs untersucht, wobei angenommen wurde, dass ein SNPs sowohl von Vorteil als auch von Nachteil sein kann und auch gewichtet werden sollte. Ergebnisse Mit einer Ausnahme wurde f{\"u}r einen einzelnen SNP keine signifikante Assoziation identifiziert. Ebenfalls keine signifikante Assoziation wurde gefunden, wenn alle SNPs in einem Wert zusammengefasst werden, unter der Annahme, dass ein SNP immer nachteilig ist. Im Gegensatz dazu ergeben sich signifikante Assoziationen, wenn davon ausgegangen wird, dass ein SNP entweder nachteil- oder vorteilhaft sein kann. Diese Assoziationen werden noch st{\"a}rker, wenn die SNPs individuell gewichtet werden. Eine detaillierte Analyse des Netzwerks ergibt, dass das Erythem und die individuelle Strahlenempfindlichkeit insbesondere durch SNPs in der DNA-Reparatur und dem TGFB1-Signalweg bestimmt werden, w{\"a}hrend SNPs im ROS-Signalweg ohne gro{\ss}e Bedeutung sind. Schlussfolgerung Funktionale SNP-Netzwerke k{\"o}nnen genutzt werden, um einen Risikoscore zu bilden, der es erlaubt das Risiko f{\"u}r akute und sp{\"a}te Toxizit{\"a}t vorherzusagen und die zugrundeliegenden Mechanismen aufzukl{\"a}ren. ",

author = "Sebastian Reuther and Silke Szymczak and Annette Raabe and Kerstin Borgmann and Andreas Ziegler and Cordula Petersen and Ekkehard Dikomey and Ulrike Hoeller",

note = "Funding Information: The authors thank Ms. Maria Omniczynski for the excellent technical assistance. This project was supported by the Deutsche Bundesministerien f{\"u}r Umwelt und Reaktorsicherheit (BMU, grant no. StrSch4460) as well as Bildung und Forschung (BMBFgrant no. 02NUK005B). Publisher Copyright: {\textcopyright} 2014, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.",

year = "2014",

month = jan,

doi = "10.1007/s00066-014-0741-y",

language = "Deutsch",

volume = "191",

pages = "59--66",

journal = "Strahlentherapie und Onkologie",

issn = "0179-7158",

publisher = "Springer Science and Business Media Deutschland GmbH",

number = "1",

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TY - JOUR

T1 - Assoziation zwischen SNPs aus definierten Signalwegen und dem Risiko von früher oder später Toxizität und individueller Strahlenempfindlichkeit

AU - Reuther, Sebastian

AU - Szymczak, Silke

AU - Raabe, Annette

AU - Borgmann, Kerstin

AU - Ziegler, Andreas

AU - Petersen, Cordula

AU - Dikomey, Ekkehard

AU - Hoeller, Ulrike

N1 - Funding Information: The authors thank Ms. Maria Omniczynski for the excellent technical assistance. This project was supported by the Deutsche Bundesministerien für Umwelt und Reaktorsicherheit (BMU, grant no. StrSch4460) as well as Bildung und Forschung (BMBFgrant no. 02NUK005B). Publisher Copyright: © 2014, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

PY - 2014/1

Y1 - 2014/1

N2 - Hintergrund und Ziel Für ein SNP-Netzwerk („single nucleotide polymorphism“, Einzelnukleotidpolymorphismus), welches im ROS-Signalweg, an der DNA-Reparatur und im TGFB1-Signalweg involviert ist, sollen die Bedeutung für die akute und späte Toxizität sowie die individuelle Strahlenempfindlichkeit bestimmt werden. Material und Methoden Nach Strahlentherapie wurden Brustkrebspatientinnen entweder hinsichtlich des Erythems (n = 83), einer Fibrose (n = 123) oder der individuellen Strahlenempfindlichkeit (n = 123) untersucht. Die 17 untersuchten SNPs sind entweder am ROS-Pathway (GSTP1, SOD2, NQO1, NOS3, XDH), bei der DNA-Reparatur (XRCC1, XRCC3, XRCC6, ERCC2, LIG4, ATM) oder dem TGFB Signalling (SKIL, EP300, APC, AXIN1, TGFB1) beteiligt. Die Assoziation mit biologischen und klinischen Endpunkten wurde für einzelne, aber insbesondere für Kombinationen von SNPs untersucht, wobei angenommen wurde, dass ein SNPs sowohl von Vorteil als auch von Nachteil sein kann und auch gewichtet werden sollte. Ergebnisse Mit einer Ausnahme wurde für einen einzelnen SNP keine signifikante Assoziation identifiziert. Ebenfalls keine signifikante Assoziation wurde gefunden, wenn alle SNPs in einem Wert zusammengefasst werden, unter der Annahme, dass ein SNP immer nachteilig ist. Im Gegensatz dazu ergeben sich signifikante Assoziationen, wenn davon ausgegangen wird, dass ein SNP entweder nachteil- oder vorteilhaft sein kann. Diese Assoziationen werden noch stärker, wenn die SNPs individuell gewichtet werden. Eine detaillierte Analyse des Netzwerks ergibt, dass das Erythem und die individuelle Strahlenempfindlichkeit insbesondere durch SNPs in der DNA-Reparatur und dem TGFB1-Signalweg bestimmt werden, während SNPs im ROS-Signalweg ohne große Bedeutung sind. Schlussfolgerung Funktionale SNP-Netzwerke können genutzt werden, um einen Risikoscore zu bilden, der es erlaubt das Risiko für akute und späte Toxizität vorherzusagen und die zugrundeliegenden Mechanismen aufzuklären.

AB - Hintergrund und Ziel Für ein SNP-Netzwerk („single nucleotide polymorphism“, Einzelnukleotidpolymorphismus), welches im ROS-Signalweg, an der DNA-Reparatur und im TGFB1-Signalweg involviert ist, sollen die Bedeutung für die akute und späte Toxizität sowie die individuelle Strahlenempfindlichkeit bestimmt werden. Material und Methoden Nach Strahlentherapie wurden Brustkrebspatientinnen entweder hinsichtlich des Erythems (n = 83), einer Fibrose (n = 123) oder der individuellen Strahlenempfindlichkeit (n = 123) untersucht. Die 17 untersuchten SNPs sind entweder am ROS-Pathway (GSTP1, SOD2, NQO1, NOS3, XDH), bei der DNA-Reparatur (XRCC1, XRCC3, XRCC6, ERCC2, LIG4, ATM) oder dem TGFB Signalling (SKIL, EP300, APC, AXIN1, TGFB1) beteiligt. Die Assoziation mit biologischen und klinischen Endpunkten wurde für einzelne, aber insbesondere für Kombinationen von SNPs untersucht, wobei angenommen wurde, dass ein SNPs sowohl von Vorteil als auch von Nachteil sein kann und auch gewichtet werden sollte. Ergebnisse Mit einer Ausnahme wurde für einen einzelnen SNP keine signifikante Assoziation identifiziert. Ebenfalls keine signifikante Assoziation wurde gefunden, wenn alle SNPs in einem Wert zusammengefasst werden, unter der Annahme, dass ein SNP immer nachteilig ist. Im Gegensatz dazu ergeben sich signifikante Assoziationen, wenn davon ausgegangen wird, dass ein SNP entweder nachteil- oder vorteilhaft sein kann. Diese Assoziationen werden noch stärker, wenn die SNPs individuell gewichtet werden. Eine detaillierte Analyse des Netzwerks ergibt, dass das Erythem und die individuelle Strahlenempfindlichkeit insbesondere durch SNPs in der DNA-Reparatur und dem TGFB1-Signalweg bestimmt werden, während SNPs im ROS-Signalweg ohne große Bedeutung sind. Schlussfolgerung Funktionale SNP-Netzwerke können genutzt werden, um einen Risikoscore zu bilden, der es erlaubt das Risiko für akute und späte Toxizität vorherzusagen und die zugrundeliegenden Mechanismen aufzuklären.

UR - https://www.scopus.com/pages/publications/84920863504

U2 - 10.1007/s00066-014-0741-y

DO - 10.1007/s00066-014-0741-y

M3 - Zeitschriftenaufsätze

C2 - 25156511

AN - SCOPUS:84920863504

SN - 0179-7158

VL - 191

SP - 59

EP - 66

JO - Strahlentherapie und Onkologie

JF - Strahlentherapie und Onkologie

IS - 1

ER -

Assoziation zwischen SNPs aus definierten Signalwegen und dem Risiko von früher oder später Toxizität und individueller Strahlenempfindlichkeit

Abstract

Funding

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