DNA-adduktomik til undersøgelse af kolorektal cancer (adductomics)

Kolorektal cancer (CRC) udvikler sig som et resultat af flere genetiske mutationer, der får normalt tarmepitel til at transformere til et kolorektalt karcinom. Genetiske mutationer kan være forårsaget af mange forskellige genetiske begivenheder, herunder kemiske skader på DNA-nukleosiderne. Disse kemiske modifikationer skyldes både eksogene forbindelser, der kommer fra kost, miljø og tarmmikrobiota, eller endogene forbindelser produceret af vores egne metaboliske processer som inflammation og oxidativt stress. En sådan genetisk ændring menes at være startbegivenheden, der fører til udvikling af sporadisk CRC. Der er dog ringe forståelse for, hvilke DNA-nukleosidmodifikationer, der er forbundet med øget risiko for CRC og deres virkningsmekanisme. Studiet af disse DNA-nukleosid-modifikationer er blevet behandlet i de seneste år af et nyt forskningsfelt, kaldet DNA-adduktomik. DNA-adductomics bruger de nye avancerede højopløsnings-massespektrometri-instrumenter (HRMS) til at identificere de komplekser, der dannes mellem giftige forbindelser og DNA, nemlig DNA-addukter.

Nogle undersøgelser er tidligere blevet identificeret DNA-addukter i CRC med ældre teknologi. Der er dog ikke et reelt bevis for, hvilke DNA-addukter, der er relateret til sporadisk CRC, arvelig non-polyposis kolorektal cancer (HNPCC) og andre sygdomme såsom familiær adenomatøs polypose (FAP), som bliver til CRC med en risiko på 95 % før en alder af 35. Manglen på nyere menneskelige undersøgelser i DNA-adduktomik skyldes hovedsageligt manglen på passende analytiske metoder. Udvikling af sådanne metoder kræver tilstrækkeligt prøvemateriale, og mængden af ​​prøve i en kolonbiopsi er for lav til at blive brugt til metodeudvikling. I denne undersøgelse vil tyktarmsepitelvæv opnået ved resektion af tyktarm under operation blive brugt til at udvikle en mere følsom metode, som muligvis muliggør DNA-adduktanalyse fra biopsier i fremtidige undersøgelser. For at sikre, at den udviklede metode kan differentiere niveauet af DNA-addukter mellem nedarvet CRC, sporadisk CRC og ikke-CRC forsøgspersoner, vil der også blive indhentet materialer fra andre grupper, der kommer til hospitalet til colonresektioner. Ved at analysere de opnåede materialer på en case-kontrol måde, kan vi muligvis også afgøre, om nogle af DNA-addukterne adskiller sig mellem de forskellige CRC-tilfælde eller i sammenligning med kræftfrie forsøgspersoner. Denne viden bør give et foreløbigt grundlag for at foreslå forebyggelses- og interventionstilgange til at reducere sygelighed og dødelighed fra CRC.

I case-kontrolstudier bør der dog udføres en korrekt udvælgelse af forsøgspersonerne ved at sikre køns- og aldersbalance mellem kontrolgruppen og CRC-gruppen. Dette vil være vanskeligt i den første del af det aktuelle studie, da 1) der er begrænset mulighed for at få resekeret tyktarm fra raske forsøgspersoner 2) CRC-hyppigheden er markant højere hos mænd end hos kvinder, og 3) forskellige typer CRC udvikler sig ved forskellige aldre. Det er også indlysende, at en metode, der bygger på analyser af tyktarmsresektioner, vil have en begrænset anvendelse i forebyggende medicin. En løsning på disse problemer kan være brugen af ​​passende surrogatprøver som blod, fæces og urin. Faktisk, da DNA-læsioner kan fjernes fra genomet af DNA-reparationssystemet, udskilles de ofte i urin, i fæces eller i blod. For at vide, om vi kan erstatte væv med surrogatprøver, vil vi undersøge, om der er en sammenhæng mellem DNA-reparationsproduktniveau i surrogatprøver og DNA-addukter i tyktarmsvæv. Udskiftning af tyktarmsvæv med surrogater eller udvikling af en følsom metode til DNA-analyse fra biopsier vil muliggøre en lettere indsamling af prøverne, hvilket giver mulighed for i fremtiden at udføre store og kontrollerede kliniske undersøgelser samt mindre invasiv prøvetagning fra patienter. Dette kunne gøre det muligt at bekræfte en årsagssammenhæng mellem specifikke DNA-addukter og CRC, hvilket giver reelle fremskridt inden for forebyggelses- og interventionstilgange.

Endelig, efter identifikation af DNA-addukter og DNA-reparationsprodukter, der muligvis er forbundet med CRC, vil det være vigtigt at identificere den egentlige årsag til dannelse af DNA-addukter. Vores endelige formål er derfor at identificere, hvilke livsstils-, kost- eller miljøfaktorer, der muligvis er forbundet med DNA-addukter og DNA-reparationsprodukter, der er identificeret i henholdsvis kolon- og surrogatprøver. Til dette formål vil vi foretage en metabolisk profilering af serum, urin og fæces, en mikrobiel profilering af fæces, og vi vil korrelere det med grundlæggende information om patientens livsstil om rygning, alkoholforbrug og indtag af rødt kød, f.eks. faktorer, der mistænkes for at påvirke risikoen for tyktarmssygdomme.

Etablering af en årsagssammenhæng mellem specifikke DNA-addukter og CRC eller andre tyktarmssygdomme og forståelse af årsagerne til dannelse af DNA-addukter vil ikke kun give meget rigere indsigt i de molekylære defekter, men vil også resultere i fremskridt inden for forebyggelses- og interventionstilgange.