Karakterisering af fækal mikrobiota i Lynch Syndrom (LS) patienter med eller uden kolorektal neoplasi (Microbiote)

Baggrund og originalitet for projektet med hensyn til den nyeste viden:

Kolorektal cancer (CRC) er den næststørste årsag til kræftrelaterede dødsfald i vestlige lande og den tredje mest udbredte kræftsygdom i verden. CRC-forebyggelse og screening er store folkesundhedsproblemer. Bedre viden om kolorektal carcinogenese kan føre til bedre forebyggelse og screening. Nylige observationsdata i humane og eksperimentelle data in vitro eller hos gnavere viste, at tarmmikrobiota kunne bidrage til CRC-patogenese.

Forslaget vil muliggøre evaluering af tarmmikrobiotas rolle i CRC-karcinogenese i en kohorte af Lynch-syndrom (LS)-patienter med høj risiko for kolorektal neoplasi og med velkarakteriserede miljømæssige risikofaktorer, især kostfaktorer.

Mikrobiota og CRC Tarmmikrobiota er et komplekst samfund bestående af bakterier, svampe, protozoer, vira og bakteriofager, som lever i et symbiotisk og epigenetisk forhold med værten. Tarmmikrobiota kan fremme enten sundhed eller tumorprogression gennem dens inflammatoriske og proliferative virkninger, som sandsynligvis afhænger af værtens kontekst og genetiske faktorer. Specifikke mikroorganismer eller variabilitet af mikrobiomet har været forbundet med CRC i de seneste år. Fusobacterium nucleatum og Porphyromonas gingivalis sekvenser er overrepræsenteret i CRC versus matchet normalt kontrolvæv, og en positiv association med lymfeknudemetastaser er blevet karakteriseret. Hos patienter med sporadisk CRC er Fusobacterium nucleatum-overekspression forbundet med specifikke CRC-karcinogeneseveje. Undersøgelser har også identificeret flere andre bakterier som Escherichia coli, Bacteroides fragilis og Enterococcus faecalis stigning hos CRC-patienter, hvorimod Clostridiales, Faecalibacterium, Blautia, Bifidobacterium eller Lactobacillus-slægten var lav eller fraværende. In vitro fremmer Fusobacterium nucleatum CRC-celleproliferation; hos mus øger tilstedeværelsen af ​​F. nucleatum-indlæggelses-afledte CRC-xenotransplantater (hvor patient-CRC-prøver implanteres i mus) tumorvæksthastigheder. En mulig mekanisme til at forklare disse fund er, at F. nucleatum-adhæsinet, FadA, binder til E-cadherin på CRC-celleoverfladen og aktiverer onkogen Wnt/β-catenin-signalering. F. nucleatum kan også ændre funktionen af ​​tumorinfiltrerende lymfocytter og naturlige dræberceller (NK) ved at binde sig til den hæmmende immunreceptor TIGIT (T-celle-immunoreceptor med Ig og ITI Mdomains) gennem et andet adhæsin, Fap2. Fap2 binder også et disaccharid-sukkermotiv [galactoseN-acetyl-D-galactosamin (Gal-GalNAc)], som udtrykkes i høje niveauer på overfladen af ​​mange tumorcelletyper, såvel som andre celletyper, og letter F. nucleatums binding til CRC-celler. Enterotoksigen Bacteroides fragilis (ETBF) forstærker kolorektal carcinogenese hos mus, og ETBF blev påvist i biofilm, der overtrækker humane CRC'er og præcancerøse colonlæsioner. Escherichia coli, der udtrykker den genomiske ø-polyketidsyntase (pks+), øger tumorigenese i prækliniske CRC-modeller og er beriget i humant CRC-væv. pks+ E. coli producerer genotoksinet colibactin, som alkylerer DNA, hvilket resulterer i DNA-addukter i colonepitelceller.

Det er også set, at bakterielle metabolitter har en effekt. Butyrat, som kun kan produceres af specifikke medlemmer af Firmicutes phylum gennem fermentering af kostfibre og resistente stivelser, kan modulere inflammation, epitelproliferation og apoptose. Hydrogensulfid er også en vigtig regulatorisk metabolit.

Kompleksiteten af ​​mikrobiota og forholdet mellem mikroorganismer i tarmen understreger endnu ikke en særlig bakteriel signatur for tumorprogression indtil videre. Derefter er det ikke fuldt ud forstået, hvordan tarmmikrobiota virkelig bidrager til CRC-patogenese i værten.

CRC og Lynch syndrom LS er det mest almindelige familiære CRC syndrom. Kræftfamiliehistorie er en vigtig måde at identificere disse personer med høj risiko på. Nedarvning af en kimlinjeændring i et af DNA mismatch repair (MMR) generne MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 eller i EPCAM gener forårsager en høj risiko for CRC og andre ekstra-colon relaterede cancere. Nylige undersøgelser har foreslået en medianalder for CRC-diagnose på 61 år og en livslang CRC-risiko på 52 % hos kvinder og 69 % hos mænd. Specifikke carcinogeneseveje er karakteriseret ved LS neoplasi.

LS-patienter præsenterer præcancerøs læsion som ikke-avancerede eller fremskredne adenomer og takkede polypper, der bør opdages og fjernes. Risikoen for CRC afhænger af hvilket mismatch-repair-gen der er muteret. MSH6- og PMS2-kimlinjemutationer er forbundet med en lavere risiko med sen indtræden af ​​CRC.

Miljøfaktorer (kostfaktorer, motion, fedme, tobaks- og alkoholindtag osv.) er også involveret i LS-karcinogenese. Regelmæssig overvågning inklusive årlig eller halvårlig koloskopi anbefales til LS-patienter.

Aspirin CRC kemoprævention Kemoprævention har potentialet til at repræsentere en omkostningseffektiv intervention i disse højrisikopatienter og kunne tillade en forsinkelse i koloskopiovervågningen. Adskillige epidemiologiske undersøgelser har vist, at regelmæssig brug af lavdosis aspirin (75 til 300 mg/d) er forbundet med en 20 til 30 % reduktion i risikoen for sporadiske colonpolypper og CRC. Fem ud af syv randomiserede kontrollerede forsøg (RCT) viste et signifikant fald i gentagelse af neoplasi, og en metaanalyse af fire af disse undersøgelser viste et fald i sporadisk kolorektal polypper. Men i et nyligt stort randomiseret studie i diabetespatienter var aspirin ikke forbundet med en lavere CRC-hyppighed.

En stor observationsundersøgelse tyder også på en forebyggende aspirineffekt i LS. Den primære analyse af Colorectal Adenoma/Carcinoma Prevention Program 2 (CAPP2) studiet i LS-patienter, der modtog 600 mg dagligt aspirin (300 mg b.i.d), viste intet signifikant fald i CCR neoplasi. Imidlertid viste en forudplanlagt sekundær analyse efter forlænget opfølgning (gennemsnitlig 56 måneder) en reduceret risiko for CRC i aspiringruppen (HR=0,41; 95 % CI, 0,32-0,99). I denne undersøgelse var den endoskopiske opfølgning ikke optimal med en lav påvisningsrate af kolorektal neoplasi. Derfor skal den reelle effekt og kliniske fordel af aspirin stadig konsolideres hos LS-patienter, da kronisk brug af aspirin er forbundet med mulige bivirkninger (blødning).

AAS-Lynch undersøgelse AAS-Lynch studie er et igangværende prospektivt multicenter (n=37), dobbeltblindt, placebokontrolleret, randomiseret klinisk forsøg, designet til at undersøge, om dagligt aspirin i en dosis på 100 eller 300 mg sammenlignet med placebo, ville mindske forekomsten eller tilbagefaldet af kolorektale adenomer hos LS-patienter under 75 år. Det primære endepunkt er antallet af patienter med mindst ét ​​adenom påvist ved kromoendoskopi 48 måneder efter initial colonclearance med fuldstændig fjernelse af polypper og efter behandlingsstart. De sekundære endepunkter er forsinkelsen mellem fremkomsten af ​​det første adenom og behandlingsstart, adenomatøs polypbyrde målt ved kromo-endoskopi, antallet af patienter, der præsenterede et adenom under opfølgning i henhold til det berørte gen (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 eller andet), siddende savtakket adenombelastning, tyktarmskræft diagnosticeret ved planlagte overvågningskoloskopier, interval tyktarmskræft (diagnosticeret mellem to koloskopier). Antallet af koloskopier udført under opfølgningen, kvaliteten af ​​tarmrensningen, observationen vurderet ved resterende tabletter i blister og uønskede hændelser overvåges. Ved randomisering og ved afslutning af undersøgelsen udføres afføringsopsamling, bloddråberopsamling på blotting-papir, livskvalitet ved hjælp af SF36-spørgeskemaet, valideret fødevarefrekvensspørgeskema (SU-VI-MAX2, U557 INSERM) og fysisk aktivitetsspørgeskema.

Hypotese, hovedformål(er) og endepunkt(er) Tarmmikrobiota ser ud til at være en vigtig aktør i CRC-karcinogenese. Bedre viden om mikrobiotas rolle i CRC-karcinogenese kan føre til bedre forebyggelse og overvågning, især hos højrisiko LS-patienter, men også hos standardrisikopatienter.

Hovedformålet med denne undersøgelse er at evaluere rollen af ​​tarmmikrobiotaen ved hjælp af metagenomisk analyse i CRC-karcinogenese hos LS-patienter. AAS-LYNCH-studiedesignet vil muliggøre evaluering af tarmmikrobiotaens rolle i adenomforekomst eller tilbagefald hos patienter i henhold til velkarakteriserede associerede kostrisikofaktorer og andre livsstilsfaktorer, involverede gener og neoplasi involverede veje.

Primært mål At sammenligne fækal mikrobiota-diversitet hos LS-patienter uden tidligere adenom versus LS-patienter med en anamnese med adenom eller adenom ved inklusion i AAS-Lynch-studiet.

Sekundære mål

For at beskrive forskelle i tarmmikrobiota-diversiteten ved hjælp af metagenomisk analyse i henhold til:

• involverede LS-gener (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 eller i EPCAM-gener)
• adenom type (avanceret eller ikke-avanceret adenom) og tilstedeværelse af takket polyp
• kost, ved hjælp af kostmønstre (a priori og a posteriori mønstre)
• andre livsstilsfaktorer: BMI, fysisk aktivitet, alkohol, tobak

Perspektiver (ikke inkluderet i denne ansøgning):

Med en forventet 30 % adenomrecidiv efter colon initial clearance, vil 48 måneders opfølgningen gøre det muligt at udforske forskelle i tarmmikrobiota karakteriseret ved metagenomisk analyse i overensstemmelse med adenomrecidiv. De 48 måneders opfølgning med ny fækal samling vil også gøre det muligt at beskrive forskelle i tarmmikrobiota i henhold til aspirineksponering. Der vil ikke være behov for yderligere midler til disse evalueringer.

En undersøgelse, der evaluerer den kemoforebyggende aspirin-effekt hos LS-patienter, koordineret af UK-CAPP-gruppen, er i gang med et lignende design, men uden placebogruppe og forskellige endepunkter. Endelig delt analyse blev diskuteret. En evaluering af international variation i fækal mikrobiota i relation til LS vil blive diskuteret med denne gruppe.

Primært endepunkt (koblet til det primære mål) Denne undersøgelse vil sammenligne fækal mikrobiota-rigdom og sammensætningsforskelle mellem LS-patienter uden tidligere adenom ved inklusion i AAS-Lynch-studiet og LS-patienter med anamnese med adenom eller adenom ved inklusion i AAS-Lynch-studiet.

Sekundære endepunkter (knyttet til de sekundære mål)

Tarmmikrobiotasammensætning (taksonomisk, funktionel og rigdom vurderet ved metagenomisk analyse) vil blive beskrevet i henhold til:

• involverede LS-gener (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 eller i EPCAM-gener)
• adenom type (avanceret eller ikke-avanceret adenom) og tilstedeværelse af takket polyp
• kost, ved hjælp af kostmønstre (a priori og a posteriori mønstre)
• andre livsstilsfaktorer: BMI, fysisk aktivitet, alkohol, tobak

Projektplan, der beskriver metoden og det arbejde, der skal udføres:

• WP 1. Udarbejdelse af projektet, regulatoriske forhold og fækal håndtering
• WP 2. Verifikation af sociodemografisk, livsstils- og ernæringsdatakvalitet, ernæringsdatahåndtering.
• WP 3. Mikrobiota metagenomisk undersøgelse og dataanalyse
• WP 4. Afsluttende møde og referat, forelæggelse til offentliggørelse

Forventede resultater og videnskabelige og medicinske potentielle virkninger af den translationelle forskning:

Kolorektal cancer (CRC) er den næststørste årsag til kræftrelaterede dødsfald i vestlige lande. CRC-forebyggelse og screening er store folkesundhedsproblemer. Bedre viden om tarmmikrobiotas rolle i CRC-karcinogenese kunne bidrage til en bedre beskrivelse af CRC-risiko med en formodet bedre overvågning.

Interventionelle terapier som præbiotiske eller probiotiske terapier ved hjælp af specifikke mikrober eller genetisk modificerede mikrober kan også betragtes som forebyggende redskaber i den nærmeste fremtid.