Asociace mezi mikrobiologickým prostředím v tlustém střevě a kolorektálním onemocněním

Popis projektu Celková hypotéza: Mikrobiální prostředí tlustého střeva koreluje s patologií střev a je relevantní pro rozvoj a progresi kolorektálního onemocnění.

Výzkumné otázky a výsledky:

Ve fázi 1 (rok 1, fáze generování hypotéz) bude zkoumána souvislost mezi konkrétními bakteriemi a následujícími chorobami: kolorektální onemocnění (kolorektální karcinom/polypy, adenomy (prekancerózní léze), zánětlivé onemocnění střev (IBD) a divertikulóza) .

Výzkumné otázky:

1. Liší se mikroprostředí střevní sliznice ve tkáni a kolem tkáně s adenomy/kolorektálním adenokarcinomem, IBD a divertikulózou kolonizované bakteriální sadou od zdravé sliznice?
2. Má věk, pohlaví a životní/stravovací návyky vliv na různé typy bakteriálního složení?

Ve fázi 2 (rok 2-3) se snažíme identifikovat specifické bakteriální biomarkery, které by mohly být použity jako screeningové nástroje, a položit půdu pro budoucí nové způsoby léčby kolorektálního onemocnění.

Primární výzkumné otázky:

1. Jsou specifické bakteriální soubory spojeny s časnou tvorbou adenomu a kolorektálního karcinomu?
2. Mohou být tyto bakterie použity jako fekální biomarkery v programu kolorektálního screeningu rakoviny nebo mohou být identifikovány sérologickými biomarkery?
3. Může identifikace konkrétních bakterií vést k dalším studiím o možné genezi vzniku a růstu kolorektálního karcinomu?

Sekundární výzkumné otázky:

1. Jsou specifické bakteriální soubory spojeny s IBD a divertikulózou a lze je použít jako fekální nebo sérologické biomarkery onemocnění?
2. Může léčba těchto bakterií nebo jejich metabolitů snížit výskyt nemocnosti v souvislosti s IBD nebo divertikulitidou (zánět divertiklů)?

Studijní populace a realizace

Fáze 1: (2017) -2018. Během jednoho roku budou všichni pacienti plánovaní na kolonoskopii v Danderydově nemocnici (velikost vzorku = 2500 pacientů) postupně pozváni k účasti ve studii a k ​​poskytnutí informovaného souhlasu.

Kritéria vyloučení: Riziko krvácení (definované jako mezinárodní normalizovaný poměr (INR) > 1,6), těžká demence nebo neschopnost porozumět informacím a učinit informované rozhodnutí o účasti.

Pacienti, kteří souhlasí s účastí, obdrží informační dopis o studii poštou (2-3 týdny před kolonoskopií). Všichni pacienti navíc obdrží telefonát jako připomínku studie. Před přípravou střeva budou pacienti požádáni, aby nechali vzorek stolice, který bude uložen pro kultivaci. Účastníci studie budou také požádáni o vyplnění ověřeného dotazníku o anamnéze, předchozích onemocněních, stravě, životních návycích, předchozích kolonoskopích a léčbě antibiotiky. Bezprostředně před kolonoskopickým vyšetřením budou odebrány čtyři vzorky krve: dva pro analýzu HbA1c, hemoglobinu a C-reaktivního proteinu (CRP) a dva pro uložení v nemocničním robotu biobanky pro pozdější analýzu biomarkerů.

Během kolonoskopie budou kromě rutinních diagnostických vzorků tkáně odebrány vzorky tkáně ze sliznice tlustého střeva:

1. U všech pacientů budou odebrány dvě biopsie (jedna pro sekvenování DNA, jedna pro kultivaci) ze zdravé části sliznice tlustého střeva (nejlépe v první části tlustého střeva).
2. Čtyři biopsie, dvě (DNA + kultivace) z patologické sliznice tlustého střeva (polyp (adenomy) / kolorektální karcinom / IBD/divertikulóza) a dvě (DNA + kultivace) v blízké oblasti patologické sliznice.

Fáze 2: 2018-2020.

1. Pro informace o specifických bakteriálních genech bude prováděna detekce a výzkum biologicky významných bakterií a jejich metabolitů (metagenomika a metabolomika (studium chemických procesů zahrnujících metabolity)).
2. Tato data budou poté statisticky analyzována z hlediska jakékoli souvislosti s různými kolorektálními stavy, upravena o zkreslení a expozice dostupné v lékařských záznamech a v dotazníku pro pacienty (viz níže). Tyto analýzy nám poskytnou důležité nové informace o patogenních mechanismech významných pro rozvoj rakoviny a zánětu.
3. Na základě těchto očekávaných zjištění specifických bakteriálních složení ve vztahu k onemocnění tlustého střeva lze začít analyzovat specifické mechanismy onemocnění.
4. Budou také zkoumány možnosti použití bakteriálních kompozic specifických pro onemocnění jako klinického markeru onemocnění tlustého střeva. Během této dílčí studie se podíváme na souvislost mezi slizniční mikrobiotou a mikrobiotou ve stolici. Vzorky stolice od všech pacientů budou tedy použity ke zkoumání, zda tyto odpovídají bakteriálnímu složení sliznice tlustého střeva odebrané z patologické a zdravé střevní oblasti. Kromě toho budou u všech studovaných pacientů zkoumány sérologické biomarkery ve vztahu ke specifickým bakteriálním kompozicím ve vzorcích sliznice z patologické sliznice.

Vzorky a analýza Vzorky jsou nejprve uloženy a zaznamenány v biobance Danderyd Hospital a poté budou odeslány k analýze DNA do laboratoře Science for Life, Karolinska Institutet. Analýza DNA (primární proměnné) se týká masivního paralelního sekvenování genu 16S rRNA, které poskytuje informace o složení bakterií ve vzorku a relativním množství bakterií až na úrovni genu. Výsledky jsou prezentovány jako index diverzity (Shannonův index diverzity nebo diverzita alfa v rámci stejného vzorku) a analýza Unifrac založená na softwaru QIIME. Poslední analýza ukazuje rozdíly v bakteriálním složení mezi vzorky – tzv. beta diverzitu. Kromě sekvenování 16S bude na vybraných vzorcích prováděno tzv. metagenomické sekvenování - pomocí tohoto testu lze také získat informace o obsahu specifického bakteriálního genu a získat tak znalosti o patogenních mechanismech s významem pro rozvoj rakoviny. Ověřený dotazník stravovacích a životních návyků bude analyzován ve vztahu k mikrobiálnímu prostředí (závislá proměnná v této laboratorní analýze).