Analyse af tarmmikroflora kombineret med DNA-methylering i afføring for at påvise kolorektal cancer (IMMDC)

Introduktion: Kolorektal cancer (CRC) har den tredjehøjeste incidensrate og den fjerde dødelighedsrate i verden. I Kina er CRC den femte hyppigste årsag til kræftdødsfald. Aldersstandardiserede incidensrater i CRC har vist en opadgående tendens. En vestlig livsstil, især fysisk inaktivitet, og en stigning i forekomsten af ​​fedme i de seneste årtier i Kina kan forklare stigningen i CRC-hyppigheden.

5-års overlevelsesraten for mennesker med CRC er 65%. Overlevelsesrater for CRC kan variere afhængigt af forskellige faktorer, især kræftstadiet. 5-års overlevelsesraten med lokaliseret stadie CRC er 90%. Omkring 39 % af patienterne diagnosticeres på dette tidlige stadium. På grund af manglen på typiske kliniske symptomer er tidlig CRC vanskelig at opdage, og de fleste patienter er allerede i det fremskredne stadie, når CRC er diagnosticeret, og mangler dermed det bedste interventionsstadium. Derfor er tidlig opsporing og tidlig behandling effektive midler til at reducere dødeligheden med CRC. Screening har fordele, herunder diagnosticering på et tidligere stadium, reduceret forekomst af CRC og reduceret dødelighed.

På nuværende tidspunkt er de vigtigste screeningsmetoder for CRC fækal okkult blodprøve og koloskopi. Koloskopi er guldstandarden for screening for CRC. Traditionel koloskopi, en invasiv undersøgelsesmetode, kan dog ikke anvendes i vid udstrækning til screening for kolorektal neoplasi.

Fækale prøver opnås let. Brug af afføring til at screene CRC er den nuværende forskningskonsensus. Ifølge de mest opdaterede konsensusanbefalinger i Asien og Stillehavsområdet for CRC-screening, bruges FIT (fækal immunokemisk test) til at udvælge højrisikopatienter til koloskopi. FIT har også været meget brugt i andre verdensregioner. FIT-følsomheden er begrænset (0,79; 95 % CI, 0,69-0,86), og en nylig systematisk meta-analyse viste stor variation i følsomhed blandt studier. Derudover kan race og regionale forskelle påvirke testresultaterne. Derfor er der brug for tidlige screeningsmetoder, som er ikke-invasive, højfølsomme og velegnede til kinesere.

Påvisning af molekylære biomarkører i fæces til ikke-invasiv diagnose af CRC kan være et lovende alternativ til påvisning af blod/plasma biomarkører i nuværende kliniske omgivelser. Abnormiteter i sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen er blevet impliceret som potentielt vigtige årsager til CRC. Med den udbredte brug af metagenomisk sekventering og pyrosequencing i intestinal mikrobiotaforskning, er flere bakterier blevet fundet positivt forbundet med CRC-forekomst. I en nylig undersøgelse blev 16S rRNA-sekventering brugt til at klassificere mikrobielle samfund i human tarmslimhinde på forskellige stadier af kolorektal tumorigenese, og Fusobacterium blev fundet beriget i kolorektale tumorer.

For CRC er hovedprocessen, hvor godartede polypper bliver til maligne tumorer, akkumuleringen af ​​genetiske og epigenetiske ændringer, der transformerer colonepitelceller til colonadenokarcinomceller. Disse celler kastes kontinuerligt ind i tyktarmens lumen og blandes med afføringen. Under tumordannelse kan epigenetiske ændringer forekomme tidligere end mutationer. Deregulering af epigenetiske mekanismer spiller en vigtig rolle i cancer. De fleste epigenetiske ændringer i cancer udløses af genomiske ændringer i specifikke gener, der er involveret i at kontrollere en af ​​de epigenetiske mekanismer. Afvigende DNA-methylering af tumorsuppressorgener inducerer unormal ekspression af nedstrømsgener, hvilket er et vigtigt trin i tumordannelsesprocessen. methyleringsstatus af DNA-ændringer under CRC-progression. En række genmethyleringsabnormiteter forbundet med CRC opdaget i nyere undersøgelser inkluderer SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 og SPG20. Derudover er nogle genmutationer relateret til CRC. For eksempel er TP53- og KRAS-mutationer almindelige i CRC.

I tidligere forskning fandt efterforskerne, at SEPT9, NDRG4 og SDC2 havde højere frekvens og niveau af methylering i tumorer end i normalt eller ikke-tumor tilstødende CRC-væv, hvilket indikerer, at disse methylerede gener kan have diagnostisk potentiale for CRC-screening. Imidlertid havde BMP3 meget begrænset bidrag til detektionsnøjagtighed i afføringsprøver. Desuden viste kombinationen af ​​methyleret SEPT9, NDRG4 og SDC2 høj mulighed for påvisning af CRC og adenom, og yderligere undersøgelse viste bedre ydeevne til at påvise CRC end adenom. Vores forskning viser også forskelle i fækale gener mellem forskellige etniske grupper.

Denne forskning har til formål at påvise tarmmikrobiotaforskelle i afføring ved 16S rRNA-analyse mellem CRC-patienter og raske kontroller. Det vil kombinere DNA-analyse af fækale eksfolierede celler for yderligere at tydeliggøre denne forskel for at bygge nogle modeller til screening af tidlig kolorektal cancer hos kinesere. Samtidig vil forskningen også studere virkningen af ​​kinesiske spisevaner på tarmens mikroflora.