Endokrinní narušení chemické expozice a rakovina varlat (DISRUPT)

Cíle a pozadí Hypotéza: Ústřední hypotézou je, že rakovina varlat má fetální původ a že expozice chemikáliím narušujícím endokrinní systém (EDC) hraje klíčovou roli v programování tohoto onemocnění prostřednictvím narušení přirozené in utero estrogen/androgenní rovnováhy a dysregulací epigenetická kontrola genové exprese v rámci kritického maskulinizačního časového okna diferenciace varlat u vyvíjejícího se mužského plodu od 8.-14. gestačního týdne. Nedojde k žádnému (novému) lékařskému zásahu, žádnému novému odběru biologického materiálu a žádné další zátěži pro matky či syny, kteří již biologický materiál odevzdali.

Cíle: Celkovým cílem tohoto návrhu je poskytnout jedinečné důkazy týkající se prenatální expozice EDC a rizika rakoviny varlat u mužských potomků. Projekt se zaměří na expozice probíhající v životě plodu přímo kvantifikované pomocí vzorků séra a plodové vody odebraných matkám, když byly těhotné, s mladými muži nyní ve věku 21 až 40 let. Kromě toho vyšetřovatelé použijí zaschlé krevní skvrny na patách odebrané novorozeným synům do 5 dnů po narození. Pouze deset studií zkoumalo environmentální rizikové faktory a rakovinu varlat. Ty byly malé a týkaly se pokračující expozice dospělých EDC (často po diagnóze); neodrážející úrovně expozice v kritickém časovém okně v raném věku. Tento projekt se zaměří na expozice, ke kterým dochází v životě plodu, a tímto se poprvé zabývá hypotézou endokrinního narušení s ohledem na rakovinu varlat ve velké epidemiologické studii. Konkrétními cíli je prozkoumat riziko rakoviny varlat po in utero expozici EDC včetně DDE (1,1-bis-(4-chlorfenyl)-2,2-dichlorethenu) (hlavní metabolit DDT), perfluorovaných alkylových látek, ftaláty, triclosan a kotinin (metabolit nikotinu). Tyto sloučeniny jsou vybírány kvůli všudypřítomnému výskytu v životním prostředí, detekci u lidí s průkazem přenosu přes placentu a jejich endokrinně disruptivním vlastnostem. Úspěšné dokončení této studie tedy bude mít důležitý dopad na epidemiologické důkazy v oblasti reprodukčního zdraví mužů.

Pozadí: Ačkoli se jedná o vzácné zhoubné nádory v běžné populaci, je karcinom varlat celosvětově nejčastějším zhoubným nádorem u mužů ve věku 20–40 let, který představuje přibližně 60 % všech zhoubných nádorů diagnostikovaných u mužů v této věkové skupině. Incidence této rakoviny se ve všech industrializovaných zemích během 20. století několikanásobně zvýšila. Důvody tohoto trendu zůstávají do značné míry neznámé a nelze je vysvětlit stanovenými rizikovými faktory včetně kryptorchismu, kavkazské etnické příslušnosti nebo osobní/rodinné anamnézy rakoviny. Svou roli může hrát environmentální expozice chemikáliím, které narušují přirozenou hormonální rovnováhu in-utero v kritické době diferenciace varlat u vyvíjejícího se mužského plodu, a to je podporováno vývojem četnosti incidentů mezi první a druhou generací migrantů. Kromě toho to podporují také velké geografické rozdíly ve výskytu v různých evropských zemích a možné zvýšení environmentální expozice endokrinně aktivním xenobiotikům ve stejném období v průmyslových zemích. Vzhledem k nejvyšší incidenci této rakoviny u mladých mužů a skutečnosti, že je prokázáno, že rakovina varlat (jak seminomy, tak neseminomy) se vyvíjí prostřednictvím společného prekurzoru – buněk karcinomu in situ fetálního původu; byla také předpokládána role časných expozic během kritických časových oken diferenciace varlat. To je součástí hypotézy nazývané syndrom testikulární dysgeneze, která navrhuje společný původ mužských reprodukčních poruch v životě plodu vyplývající z narušeného programování vývoje mužských reprodukčních orgánů v důsledku endokrinního narušení z exogenních sloučenin.

Výzvy a překážky Vzácnost rakoviny varlat v populaci, dlouhá prodleva mezi předpokládaným citlivým obdobím během vývoje plodu a klinickým výskytem a dosud nedostatek vhodných zvířecích modelů pro rakovinu varlat brání pochopení faktorů podílejících se na rozvoji této rakoviny. Existuje proto potřeba výzkumu se spolehlivými údaji založenými na hodnocení expozice kvantifikované v biologických prenatálních vzorcích, které jsou považovány za zlatý standard pro hodnocení expozice. Existuje evidentní mezera ve znalostech týkajících se důkazů podporujících nebo vyvracejících roli EDC ve fetálním původu rakoviny varlat. Na základě kvantifikace expozice EDC v biologických vzorcích odebraných během těhotenství a zjištění výsledků ve vysoce kvalitních, kompletních celostátních dánských registrech, tato studie poskytne bezprecedentní údaje o riziku rakoviny varlat po prenatální expozici EDC.

Unikátní biobanka (již zavedená). Všem dánským ženám je nabídnut bezplatný screening vrozených onemocnění a chromozomálních vad u potomků v prvním trimestru těhotenství, který se skládá z ultrazvukového vyšetření a odběru plodové vody/krve. Vzorky od 128 702 vyšetřených těhotných žen byly v letech 1976-2004 uloženy pro výzkumné účely v Dánské národní biobance. Do 7 dnů po narození byly všem živě narozeným dětem narozeným těmto ženám odebrány vzorky krve z paty a uloženy jako vysušené krevní skvrny ve stejné dánské národní biobance. Tato sbírka krve z paty je součástí národního dánského screeningu na vrozená onemocnění.

Jedinečná infrastruktura dánských registrů. V Dánsku se informace o narození, úmrtí, imigraci a emigraci, výskytu nemocí, vzdělání a sociálních podmínkách shromažďují v celostátních registrech již několik desetiletí a jsou k dispozici vysoce kvalitní údaje s kompletním pokrytím celé populace, které nabízejí velké možnosti pro celostátní epidemiologické studie zdravotních účinků souvisejících s expozicí životního prostředí a životního stylu, které nejsou ve většině ostatních zemí proveditelné. V každém registru je každá osoba identifikována jedinečným číslem, které se nazývá CPR-číslo. Toto číslo je přidělováno všem obyvatelům Dánska od založení dánského občanského registračního systému (CRS) v roce 1968 a umožňuje přesné propojení mezi matrikami. Pomocí této infrastruktury mohou vyšetřovatelé identifikovat: (i) Účastníky studie spojením matek, které poskytly krev a plodovou vodu, se svými živě narozenými syny, kteří při narození poskytli krev z paty. Pomocí matčina čísla CPR, které je spojeno s jejími vzorky v Dánské národní biobance ve Staten Serum Institute, mohou vyšetřovatelé vysledovat číslo CPR jejího syna v dánském lékařském registru narození (MBR). MBR obsahuje informace o všech živě a mrtvě narozených v Dánsku od roku 1973, stejně jako informace o vrozených vadách včetně kryptorchismu živě narozených synů. Dále MBR obsahuje informace o váze, výšce, věku a etnické příslušnosti matky, stejně jako věk, etnickou příslušnost a CPR-číslo otce. (ii) Všichni synové, u kterých se v pozdějším věku vyvinula rakovina, s přesností a úplným pokrytím. Pomocí Dánského registru rakoviny (DCR), což je populační registr obsahující údaje o incidenci všech druhů rakoviny od roku 1943, známý svou přesností a úplným pokrytím, vyšetřovatelé identifikují všechny případy rakoviny varlat mezi živě narozenými syny ( ve věku 22 až 45 let). (iii) Rodinná anamnéza rakoviny varlat s přesností a úplným pokrytím. Pomocí DCR a otcova CPR čísla vyšetřovatelé vystopují rodinnou anamnézu testikulárního onemocnění, známého rizikového faktoru pro rakovinu varlat u potomků [72]. Všechny ostatní druhy rakoviny budou zjišťovány pro případové kontroly. Zahrnuté kontroly neobsahují žádnou rakovinu a případy s jinou rakovinou před propuknutím rakoviny varlat budou vyloučeny.

Očekávaný vědecký dopad a dopad tohoto návrhu na veřejné zdraví. Celkovým vědeckým přínosem navrhovaného projektu je poskytnout vědcům údaje o lidech, které jim umožní potvrdit nebo vyvrátit, zda je expozice plodu EDC spojena se zvýšeným rizikem rakoviny varlat u potomků. V současné době mohou těhotné ženy (a další) udělat jen málo, aby se vyhnuly expozici EDC, což jsou nejčastěji „neviditelné“ znečišťující látky v potravinách, kosmetice, vnitřním klimatu, vzduchu a vodě. Pokud by studie vyvrátila asociace, mohlo by to zmírnit obavy a pokud by se asociace potvrdila, důkazy by mohly pomoci vládám a agenturám na ochranu životního prostředí při zavádění nových politik, které mohou chránit zranitelné skupiny obyvatel v domácím prostředí, ve školách a na pracovištích nebo zavádět vzdělávací programy pro těhotné ženy tak, aby může přijmout rozumná opatření ke snížení jejich expozice.

Metody Projekt bude využívat mateřské (sérum, plodová voda) a novorozenecké (sušená krev z paty) uložené v Dánské národní biobance (srov. biobanka). Design (vnořené case-control).

Ke každému případu jsou přizpůsobeny tři ovládací prvky. Kontroly neobsahují žádnou rakovinu a odpovídají věku matky a otce, kalendářnímu měsíci odběru krve, etnické příslušnosti a věku a adrese v době diagnózy rakoviny. Tyto informace spolu s rodinnou anamnézou rakoviny varlat, anamnézou jakékoli rakoviny v populaci s kontrolní skupinou případů a dalšími a-priori určenými potenciálními matoucími proměnnými budou získány z celostátních registrů Hodnocení expozice (expozice plodu EDC). Dva subdodavatelé provedou veškeré chemické analýzy mateřských hladin vybraných EDC v biovzorcích.

Metabolomické profilování. Metabolomics Research Group v Dánském centru pro novorozenecký screening ve Statens Serum Institut provede analýzu metabolomu vysušené krevní skvrny. K extrakci se použije děrovač o průměru 3,2 mm novorozenecké vysušené krevní skvrny každého dítěte. Pomocí analytických a výpočetních pracovních postupů, které skupina dříve zavedla a aplikovala, bude měřeno široké spektrum několika tisíc endogenních i exogenních metabolitů. Data budou předzpracována a hmotnostní spektrální vlastnosti budou anotovány k chemickým strukturám pomocí výpočetních metabolomických pracovních toků poskytovaných prostřednictvím komunitní platformy Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS). Výsledné profily metabolitů budou použity pro statistickou analýzu k identifikaci metabolitů, které jsou rozdílně exprimovány napříč případy a kontrolami pomocí různých vlastních algoritmů v R a python. Zjištění výsledku (rakovina varlat). Pomocí čísla CPR vyšetřovatelé spojí syny s DCR, aby získali data o prvním výskytu rakoviny varlat. Kontroly jsou bez rakoviny a kryptorchismu. Případy diagnostikované s jakoukoli rakovinou před rakovinou varlat budou vyloučeny. Délka projektu je 60 měsíců.

Statistická analýza Obyvatelstvo. Vyšetřovatelé očekávají v této populaci synů 175 případů rakoviny varlat (seminom i neseminom, protože tyto mají společný fetální prekurzor). Každý případ bude porovnán se třemi kontrolami, takže celková populace bude 700 mužů.

Statistické analýzy. Logistické regresní modely budou použity k odhadu rizika a 95% intervalů spolehlivosti (CI) vztahujících se k koncentracím sloučenin s rizikem rakoviny varlat. Analýzy budou provedeny pro jednotlivé sloučeniny, případně skupiny sloučenin (celkové PFAS a celkové ftaláty) a směsi sloučenin. Data budou analyzována s a bez úpravy pro a-priori stanovené potenciálně matoucí proměnné, včetně BMI matek v době narození syna, anamnézou rakoviny varlat a sérových hladin kotininu (marker kouření) upravených pro gestační týden odběru vzorků.

Metabolomická profilace. Celková variace v metabolomu související s rakovinou varlat bude hodnocena pomocí vícerozměrných statistických metod, jako jsou analýzy hlavních souřadnic a permutační vícerozměrné analýzy rozptylu (PERMANOVA).