Foreningen mellem det mikrobiologiske miljø ved tyktarms- og tyktarmssygdomme

Projektbeskrivelse Overordnet hypotese: Det mikrobielle miljø i tyktarmen korrelerer med tarmpatologi og er relevant for udvikling og udvikling af tyktarmssygdomme.

Forskningsspørgsmål og resultater:

I fase 1 (år 1, hypotese-genererende fase), vil sammenhængen mellem specifikke bakterier og følgende sygdomme blive undersøgt: kolorektal sygdom (kolorektal cancer/polypper, adenomer (præ-cancerøse læsioner), inflammatorisk tarmsygdom (IBD) og divertikulose) .

Forskningsspørgsmål:

1. Er mikromiljøet i tarmslimhinden i og omkring væv med adenomer/kolorektalt adenokarcinom, IBD og divertikulose koloniseret med et bakteriesæt forskelligt fra sund slimhinde?
2. Påvirker alder, køn og livs-/kostvaner forskellige typer af bakteriesammensætning?

I fase 2 (år 2-3) sigter vi mod at identificere specifikke bakterielle biomarkører, der kan bruges som screeningsværktøjer, og lægge grunden til fremtidige nye behandlinger af tyktarmssygdomme.

Primære forskningsspørgsmål:

1. Er specifikke bakteriesæt forbundet med tidlig dannelse af adenom og kolorektal cancer?
2. Kan disse bakterier bruges som fækale biomarkører i et kolorektalt screeningprogram for cancer eller identificeres med serologiske biomarkører?
3. Kan identifikation af specifikke bakterier føre til yderligere undersøgelser af den mulige genese af fremkomsten og væksten af ​​tyktarmskræft?

Sekundære forskningsspørgsmål:

1. Er specifikke bakteriesæt forbundet med IBD og divertikulose, og kan de bruges som fækale eller serologiske biomarkører for sygdom?
2. Kan behandling af disse bakterier eller deres metabolitter reducere forekomsten af ​​sygelighed i forhold til IBD eller diverticulitis (betændelse i divertikler)?

Undersøg befolkning og implementering

Fase 1: (2017) -2018. I løbet af et år vil alle patienter, der er planlagt til koloskopi på Danderyds Hospital (prøvestørrelse = 2500 patienter) fortløbende blive inviteret til at deltage i undersøgelsen og give informeret samtykke.

Eksklusionskriterier: Blødningsrisiko (defineret som en International Normalized Ratio (INR) > 1,6), svær demens eller manglende evne til at forstå information og træffe en informeret beslutning om deltagelse.

Patienter, der accepterer at deltage, vil modtage et informationsbrev om undersøgelsen på mail (2-3 uger før koloskopi). Derudover vil alle patienter også modtage et telefonopkald som en påmindelse om undersøgelsen. Før tarmforberedelse vil patienterne blive bedt om at efterlade en fæcesprøve, som gemmes til dyrkning. Deltagerne i undersøgelsen vil også blive bedt om at udfylde et valideret spørgeskema om sygehistorie, tidligere sygdomme, kost, livsstilsvaner, tidligere koloskopier og antibiotikabehandling. Umiddelbart før koloskopiundersøgelsen vil der blive taget fire blodprøver: To til analyse af HbA1c, hæmoglobin og C-reaktivt protein (CRP) og to til opbevaring på hospitalets biobankrobot til senere analyse af biomarkører.

Under koloskopi vil der udover rutinediagnostiske vævsprøver blive taget vævsprøver fra tyktarmens slimhinde:

1. To biopsier (en til DNA-sekventering, en til dyrkning) vil blive taget fra en sund del af tyktarmsslimhinden (helst i den første del af tyktarmen) hos alle patienter.
2. Fire biopsier, to (DNA + kultur) fra patologisk tyktarmsslimhinde (polyp (adenomer) / kolorektal cancer / IBD/divertikulose) og to (DNA + kultur) i det nærliggende område af den patologiske slimhinde.

Fase 2: 2018-2020.

1. Påvisning og undersøgelse af biologisk vigtige bakterier og deres metabolitter (metagenomics og metabolomics (undersøgelser af kemiske processer, der involverer metabolitter)) vil blive udført for information om specifikke bakterielle gener.
2. Disse data vil derefter blive statistisk analyseret for enhver sammenhæng med forskellige kolorektale tilstande, justeret for forvirring og eksponeringer, der er tilgængelige i medicinske journaler og i patientspørgeskemaet (se nedenfor). Disse analyser vil give os vigtig ny information om de patogene mekanismer, der er relevante for udvikling af cancer og inflammation.
3. På baggrund af disse forventede fund af specifikke bakterielle sammensætninger i relation til tyktarmssygdom, kan specifikke sygdomsmekanismer begynde at blive analyseret.
4. Mulighederne for at anvende sygdomsspecifikke bakteriesammensætninger som en klinisk markør for tyktarmssygdom vil også blive undersøgt. I løbet af dette delstudie vil vi se på sammenhængen mellem slimhindemikrobiota og mikrobiota i fæces. Afføringsprøver fra alle patienter vil således blive brugt til at undersøge, om disse svarer til bakteriesammensætningen af ​​tyktarmsslimhinden udtaget fra det patologiske og sunde tarmområde. Derudover vil serologiske biomarkører blive undersøgt i forhold til specifikke bakterielle sammensætninger i slimhindeprøver fra patologisk slimhinde hos alle undersøgelsespatienter.

Prøver og analyse Prøverne opbevares og registreres først i Danderyd Hospitals biobank og vil derefter blive sendt til DNA-analyse på Science for Life-laboratoriet, Karolinska Institutet. DNA-analysen (primære variabler) relaterer sig til massiv parallel sekventering af 16S rRNA-genet, der giver information om sammensætningen af ​​bakterier i prøven og den relative mængde af bakterier ned til genniveauet. Resultaterne præsenteres som et diversitetsindeks (Shannon diversitetsindeks eller alfadiversitet inden for samme prøve) og Unifrac-analyse baseret på softwaren QIIME. Sidstnævnte analyse viser forskelle i bakteriesammensætning mellem prøver - såkaldt beta-diversitet. Udover 16S-sekventering vil der blive udført såkaldt metagenomisk sekventering på udvalgte prøver - med dette assay kan man også få information om det specifikke bakterielle genindhold og dermed få viden om patogene mekanismer med relevans for at inkludere kræftudvikling. Det validerede spørgeskema over kost- og livsstilsvaner vil blive analyseret i forhold til det mikrobielle miljø (afhængig variabel i denne laboratorieanalyse).