Analyse der Darmflora in Kombination mit DNA-Methylierung im Stuhl zum Nachweis von Darmkrebs (IMMDC)

Einführung： Darmkrebs (CRC) hat die dritthöchste Inzidenzrate und die vierthöchste Sterblichkeitsrate der Welt. In China ist CRC die fünfthäufigste Todesursache durch Krebs. Altersstandardisierte Inzidenzraten bei CRC zeigen einen Aufwärtstrend. Ein verwestlichter Lebensstil, insbesondere körperliche Inaktivität, und eine Zunahme der Prävalenz von Adipositas in den letzten Jahrzehnten in China können die Zunahme der CRC-Inzidenz erklären.

Die 5-Jahres-Überlebensrate für Menschen mit CRC beträgt 65 %. Die Überlebensraten für CRC können in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, insbesondere dem Krebsstadium, variieren. Die 5-Jahres-Überlebensrate bei CRC im lokalisierten Stadium beträgt 90 %. Etwa 39 % der Patienten werden in diesem frühen Stadium diagnostiziert. Aufgrund des Fehlens typischer klinischer Symptome ist ein frühes CRC schwer zu erkennen, und die meisten Patienten befinden sich bei der Diagnose von CRC bereits im fortgeschrittenen Stadium, wodurch das beste Interventionsstadium verpasst wird. Daher sind Früherkennung und Frühbehandlung wirksame Mittel, um die Sterblichkeit bei CRC zu reduzieren. Das Screening hat Vorteile, darunter Diagnose in einem früheren Stadium, reduzierte Inzidenz von CRC und reduzierte Sterblichkeit.

Derzeit sind die wichtigsten Screening-Methoden für CRC der Test auf okkultes Blut im Stuhl und die Koloskopie. Die Koloskopie ist der Goldstandard für das CRC-Screening. Die traditionelle Koloskopie, eine invasive Untersuchungsmethode, kann jedoch nicht in großem Umfang zum Screening auf kolorektale Neoplasien eingesetzt werden.

Kotproben sind leicht zu entnehmen. Die Verwendung von Kot zum Screening von CRC ist der aktuelle Forschungskonsens. Gemäß den aktuellsten Konsensempfehlungen für das CRC-Screening im asiatisch-pazifischen Raum wird der FIT (fäkaler immunchemischer Test) verwendet, um Hochrisikopatienten für die Koloskopie auszuwählen. FIT ist auch in anderen Weltregionen weit verbreitet. Die Sensitivität von FIT ist begrenzt (0,79; 95 % KI, 0,69-0,86), und eine kürzlich durchgeführte systematische Metaanalyse zeigte große Unterschiede in der Sensitivität zwischen den Studien. Darüber hinaus können Rassen- und regionale Unterschiede die Testergebnisse beeinflussen. Daher werden frühe Screening-Methoden benötigt, die nicht-invasiv, hochempfindlich und für Chinesen geeignet sind.

Der Nachweis von molekularen Biomarkern im Stuhl für die nicht-invasive Diagnose von CRC kann eine vielversprechende Alternative zum Nachweis von Blut-/Plasma-Biomarkern in aktuellen klinischen Umgebungen sein. Anomalien in der Zusammensetzung der Darmmikrobiota wurden als potenziell wichtige Ursachen für CRC in Betracht gezogen. Mit der weit verbreiteten Verwendung von metagenomischer Sequenzierung und Pyrosequenzierung in der Erforschung der Darmmikrobiota wurde festgestellt, dass mehr Bakterien positiv mit der CRC-Inzidenz assoziiert sind. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde die 16S-rRNA-Sequenzierung verwendet, um mikrobielle Gemeinschaften in der menschlichen Darmschleimhaut in verschiedenen Stadien der kolorektalen Tumorentstehung zu klassifizieren, und es wurde festgestellt, dass Fusobacterium in kolorektalen Tumoren angereichert ist.

Bei CRC ist der Hauptprozess, aus dem gutartige Polypen zu bösartigen Tumoren werden, die Akkumulation genetischer und epigenetischer Veränderungen, die Dickdarmepithelzellen in Dickdarm-Adenokarzinomzellen umwandeln. Diese Zellen werden kontinuierlich in das Dickdarmlumen abgegeben und mit dem Stuhl vermischt. Während der Tumorbildung können epigenetische Veränderungen früher auftreten als Mutationen. Die Deregulierung epigenetischer Mechanismen spielt eine wichtige Rolle bei Krebs. Die meisten epigenetischen Veränderungen bei Krebs werden durch genomische Veränderungen in spezifischen Genen ausgelöst, die an der Steuerung eines der epigenetischen Mechanismen beteiligt sind. Eine fehlerhafte DNA-Methylierung von Tumorsuppressorgenen induziert eine abnormale Expression nachgeschalteter Gene, was ein wichtiger Schritt im Prozess der Tumorentstehung ist Der Methylierungsstatus der DNA ändert sich während der CRC-Progression. Eine Reihe von Genmethylierungsanomalien im Zusammenhang mit CRC, die in neueren Studien entdeckt wurden, umfassen SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 und SPG20. Darüber hinaus stehen einige Genmutationen im Zusammenhang mit CRC. Beispielsweise sind TP53- und KRAS-Mutationen bei CRC häufig.

In früheren Untersuchungen stellten die Forscher fest, dass SEPT9, NDRG4 und SDC2 in Tumoren eine höhere Häufigkeit und ein höheres Maß an Methylierung aufwiesen als in normalen oder nicht tumorbenachbarten CRC-Geweben, was darauf hindeutet, dass diese methylierten Gene diagnostisches Potenzial für das CRC-Screening haben könnten. BMP3 hatte jedoch einen sehr begrenzten Beitrag zur Nachweisgenauigkeit in Stuhlproben. Darüber hinaus zeigte die Kombination von methyliertem SEPT9, NDRG4 und SDC2 eine hohe Durchführbarkeit des Nachweises von CRC und Adenomen, und weitere Studien zeigten eine bessere Leistung beim Nachweis von CRC als von Adenomen. Unsere Forschung zeigt auch Unterschiede in fäkalen Genen zwischen verschiedenen ethnischen Gruppen.

Diese Forschung zielt darauf ab, Unterschiede in Darmmikrobiota im Stuhl durch 16S-rRNA-Analyse zwischen CRC-Patienten und gesunden Kontrollpersonen zu erkennen. Es wird die DNA-Analyse von fäkal exfolierten Zellen kombinieren, um diesen Unterschied weiter zu verdeutlichen, um einige Modelle für das Screening von Darmkrebs im Frühstadium bei Chinesen zu entwickeln. Gleichzeitig wird die Forschung auch den Einfluss chinesischer Essgewohnheiten auf die Darmflora untersuchen.