DNA adduktomika pro vyšetřování kolorektálního karcinomu (adductomics)

Kolorektální karcinom (CRC) se vyvíjí v důsledku mnoha genetických mutací, které způsobují, že se normální střevní epitel přemění na kolorektální karcinom. Genetické mutace mohou být způsobeny mnoha různými genetickými událostmi, včetně chemického poškození nukleosidů DNA. Tyto chemické modifikace jsou způsobeny jak exogenními sloučeninami pocházejícími ze stravy, prostředí a střevní mikroflóry, tak endogenními sloučeninami produkovanými našimi vlastními metabolickými procesy, jako je zánět a oxidační stres. Taková genetická změna je považována za počáteční událost vedoucí k rozvoji sporadického CRC. Je však málo pochopení toho, které modifikace nukleosidů DNA jsou spojeny se zvýšeným rizikem CRC a jejich mechanismu účinku. Studiem těchto modifikací DNA nukleosidů se v posledních letech zabývá nový výzkumný obor, nazývaný aduktomika DNA. DNA adduktomika využívá nové pokročilé přístroje hmotnostní spektrometrie s vysokým rozlišením (HRMS) pro identifikaci komplexů, které se tvoří mezi toxickými sloučeninami a DNA, konkrétně aduktů DNA.

Některé studie již dříve identifikovaly adukty DNA v CRC pomocí starší technologie. Neexistuje však skutečný důkaz, že adukty DNA souvisejí se sporadickým CRC, hereditárním nepolypózním kolorektálním karcinomem (HNPCC) a dalšími nemocemi, jako je familiární adenomatózní polypóza (FAP), která se před dosažením věku změní na CRC s 95% rizikem. 35. Nedostatek novějších studií DNA aduktomiky na lidech je způsoben především nedostatkem vhodných analytických metod. Vývoj takových metod vyžaduje dostatek materiálu na vzorky a množství vzorku v biopsii tlustého střeva je příliš malé na to, aby se dalo použít pro vývoj metody. V této studii bude epiteliální tkáň tlustého střeva získaná resekcí tlustého střeva během chirurgického zákroku použita pro vývoj citlivější metody, která v budoucích studiích možná umožní analýzu aduktů DNA z biopsií. Aby se zjistilo, že vyvinutá metoda dokáže odlišit hladinu DNA-aduktů mezi zděděnými CRC, sporadickými CRC a non-CRC subjekty, budou získány i materiály z jiných skupin přicházejících do nemocnice na resekce tlustého střeva. Analýzou materiálů získaných způsobem kontroly případu bychom mohli být také schopni vyřešit, zda se některé adukty DNA liší mezi různými případy CRC nebo ve srovnání se subjekty bez rakoviny. Tyto znalosti by měly poskytnout předběžný základ pro navrhování preventivních a intervenčních přístupů ke snížení morbidity a mortality na CRC.

V případových kontrolních studiích by však měl být proveden správný výběr subjektů se zajištěním genderové a věkové rovnováhy mezi kontrolní skupinou a skupinou CRC. To bude obtížné v první části současné studie, protože 1) existuje omezená možnost získat resekovaný tlusté střevo od zdravých subjektů 2) výskyt CRC je výrazně vyšší u mužů než u žen a 3) různé typy CRC se vyvíjejí při různých věky. Je také zřejmé, že metoda opírající se o analýzy resekcí tlustého střeva by měla v preventivní medicíně omezené uplatnění. Řešením těchto problémů může být použití vhodných náhradních vzorků, jako je krev, výkaly a moč. Protože DNA léze mohou být odstraněny z genomu opravným systémem DNA, jsou často vylučovány močí, stolicí nebo krví. Abychom věděli, zda můžeme nahradit tkáně náhradními vzorky, prozkoumáme, zda existuje korelace mezi hladinou produktu na opravu DNA v náhradních vzorcích a adukty DNA v tkáních tlustého střeva. Nahrazení tkání tlustého střeva náhradními látkami nebo vývoj citlivé metody pro analýzu DNA z biopsií by umožnilo snadnější odběr vzorků, což by v budoucnu umožnilo provádět velké a kontrolované klinické studie a také méně invazivní odběry vzorků od pacientů. To by mohlo umožnit potvrdit kauzální vztah mezi specifickými adukty DNA a CRC, což by poskytlo skutečný pokrok v preventivních a intervenčních přístupech.

Konečně, po identifikaci aduktů DNA a produktů opravy DNA, které mohou být spojeny s CRC, bude důležité identifikovat skutečnou příčinu tvorby aduktů DNA. Naším konečným účelem je proto identifikovat, které faktory životního stylu, stravy nebo životního prostředí mohou být spojeny s adukty DNA a produkty na opravu DNA identifikovanými ve vzorcích tlustého střeva a náhradních vzorků. Za tímto účelem provedeme metabolickou profilaci séra, moči a stolice, mikrobiální profilaci stolice a korelujeme ji se základními informacemi o životním stylu pacientů o kouření, konzumaci alkoholu a příjmu červeného masa, např. faktory, u kterých se předpokládá, že ovlivňují riziko onemocnění tlustého střeva.

Stanovení kauzálního vztahu mezi specifickými adukty DNA a CRC nebo jinými nemocemi tlustého střeva a pochopení příčin tvorby aduktů DNA nejenže přinese mnohem bohatší pohled na molekulární defekty, ale také povede k pokroku v preventivních a intervenčních přístupech.