Exposition gegenüber endokrin wirkenden Chemikalien und Hodenkrebs (DISRUPT)

Ziele und Hintergrund Hypothese: Die zentrale Hypothese ist, dass Hodenkrebs fetalen Ursprungs ist und dass die Exposition gegenüber endokrin wirksamen Chemikalien (EDCs) eine zentrale Rolle bei der Programmierung dieser Krankheit durch Störung des natürlichen Östrogen-/Androgen-Gleichgewichts in der Gebärmutter und Dysregulation spielt die epigenetische Kontrolle der Genexpression innerhalb eines kritischen Maskulinisierungszeitfensters der Hodendifferenzierung im sich entwickelnden männlichen Fötus von der 8. bis 14. Schwangerschaftswoche. Es erfolgt kein (neuer) medizinischer Eingriff, keine erneute Sammlung von biologischem Material und keine anderweitige Belastung der Mütter oder Söhne, die das biologische Material bereits eingereicht haben.

Ziele: Das übergeordnete Ziel dieses Vorschlags besteht darin, eindeutige Beweise für den Zusammenhang zwischen pränataler EDC-Exposition und dem Hodenkrebsrisiko bei männlichen Nachkommen zu liefern. Das Projekt wird sich auf Expositionen konzentrieren, die im fötalen Leben stattfinden und direkt anhand von Serum- und Fruchtwasserproben quantifiziert werden, die von Müttern während der Schwangerschaft mit jungen Männern im Alter von 21 bis 40 Jahren entnommen wurden. Darüber hinaus verwenden die Ermittler getrocknete Fersenblutflecken, die den neugeborenen Söhnen innerhalb von 5 Tagen nach der Geburt entnommen wurden. Nur zehn Studien haben umweltbedingte Risikofaktoren und Hodenkrebs untersucht. Diese waren gering und betrafen die anhaltende EDC-Exposition bei Erwachsenen (häufig nach der Diagnose); die Expositionsniveaus im kritischen Zeitfenster im frühen Leben nicht widerspiegeln. Dieses Projekt wird sich auf Expositionen konzentrieren, die im fötalen Leben stattfinden, und hiermit zum ersten Mal die Hypothese der endokrinen Störung in Bezug auf Hodenkrebs in einer großen epidemiologischen Studie untersuchen. Die spezifischen Ziele sind die Untersuchung des Hodenkrebsrisikos nach einer in-utero-Exposition gegenüber EDCs, einschließlich DDE (1,1-bis-(4-Chlorphenyl)-2,2-Dichlorethen) (Hauptmetabolit von DDT), perfluorierten Alkylsubstanzen, Phthalate, Triclosan und Cotinin (Nikotinmetabolit). Diese Verbindungen werden aufgrund ihres allgegenwärtigen Vorkommens in der Umwelt, des Nachweises beim Menschen mit Nachweis einer Übertragung über die Plazenta und ihrer endokrinen Disruptionseigenschaften ausgewählt. Daher wird der erfolgreiche Abschluss dieser Studie einen wichtigen Einfluss auf die epidemiologischen Beweise für die reproduktive männliche Gesundheit haben.

Hintergrund: Obwohl Hodenkrebs in der Allgemeinbevölkerung eine seltene Krebsart ist, ist er weltweit die häufigste bösartige Erkrankung bei Männern im Alter von 20 bis 40 Jahren und macht etwa 60 % aller bei Männern dieser Altersgruppe diagnostizierten Krebserkrankungen aus. Die Inzidenz dieses Krebses hat sich in allen Industrieländern im Laufe des 20. Jahrhunderts um ein Vielfaches erhöht. Die Gründe für diesen Trend bleiben weitgehend unbekannt und können nicht durch etablierte Risikofaktoren wie Kryptorchismus, kaukasische Ethnizität oder persönliche/familiäre Vorgeschichte des Krebses erklärt werden. Umweltexpositionen gegenüber Chemikalien, die das natürliche Hormongleichgewicht in der Gebärmutter innerhalb einer kritischen Zeit der Hodendifferenzierung beim sich entwickelnden männlichen Fötus stören, können eine Rolle spielen, und dies wird durch die Entwicklung der Vorfallsraten zwischen Migrantenpopulationen der ersten und zweiten Generation unterstützt. Darüber hinaus sprechen auch die großen geografischen Schwankungen der Inzidenz in verschiedenen europäischen Ländern und die mögliche Zunahme der Umweltexposition gegenüber endokrin wirksamen Xenobiotika im gleichen Zeitraum in den Industrieländern dafür. Angesichts der Spitzeninzidenz dieses Krebses bei jungen Männern und der Tatsache, dass sich Hodenkrebs (sowohl Seminome als auch Nicht-Seminome) nachweislich durch einen gemeinsamen Vorläufer entwickeln – das Karzinom – in situ-Zellen fötalen Ursprungs; Die Rolle früher Expositionen während kritischer Zeitfenster der Hodendifferenzierung wurde ebenfalls angenommen. Dies ist Teil einer Hypothese namens Hodendysgenesie-Syndrom, die einen gemeinsamen Ursprung männlicher Fortpflanzungsstörungen im fötalen Leben vorschlägt, die aus einer gestörten Programmierung der Entwicklung männlicher Fortpflanzungsorgane als Folge einer endokrinen Störung durch exogene Verbindungen resultieren.

Herausforderungen und Hindernisse Die Seltenheit von Hodenkrebs in der Bevölkerung, die lange Zeitspanne zwischen der vermuteten sensiblen Phase während der fötalen Entwicklung und dem klinischen Erscheinungsbild und der bisherige Mangel an geeigneten Tiermodellen für Hodenkrebs haben das Verständnis der an der Entwicklung beteiligten Faktoren erschwert von diesem Krebs. Daher besteht ein Bedarf an Forschung mit zuverlässigen Daten auf der Grundlage einer Expositionsbewertung, die in biologischen pränatalen Proben quantifiziert wird, die als goldener Standard für die Expositionsbewertung gelten. Es besteht eine offensichtliche Wissenslücke in Bezug auf Beweise, die die Rolle von EDCs bei der fötalen Entstehung von Hodenkrebs unterstützen oder widerlegen. Basierend auf der Quantifizierung von EDC-Expositionen in biologischen Proben, die während der Schwangerschaft gesammelt wurden, und der Ermittlung der Ergebnisse in hochwertigen, vollständigen landesweiten dänischen Registern wird diese Studie beispiellose Daten zum Risiko von Hodenkrebs nach pränataler Exposition gegenüber EDCs liefern.

Einzigartige Biobank (bereits etabliert). Allen dänischen Frauen wird im ersten Trimester ihrer Schwangerschaft ein kostenloses Screening auf angeborene Krankheiten und Chromosomenfehler des Nachwuchses angeboten, bestehend aus einer Ultraschalluntersuchung und einer Fruchtwasser-/Blutprobe. Proben von 128.702 der untersuchten schwangeren Frauen wurden im Zeitraum von 1976 bis 2004 zu Forschungszwecken in der Dänischen Nationalen Biobank aufbewahrt. Innerhalb von 7 Tagen nach der Geburt wurde allen lebend geborenen Kindern dieser Frauen eine Fersenblutprobe entnommen und als getrocknete Blutflecken in derselben dänischen nationalen Biobank gelagert. Diese Fersenblutentnahme ist Teil des nationalen dänischen Screenings auf angeborene Krankheiten.

Die einzigartige Infrastruktur dänischer Register. In Dänemark werden seit mehreren Jahrzehnten Informationen über Geburten, Todesfälle, Einwanderung und Auswanderung, Krankheitsinzidenz, Bildung und soziale Bedingungen in landesweiten Registern gesammelt, und es stehen qualitativ hochwertige Daten mit vollständiger Abdeckung der gesamten Bevölkerung zur Verfügung, die große Möglichkeiten für landesweite epidemiologische Untersuchungen bieten Studien zu gesundheitlichen Auswirkungen im Zusammenhang mit Umwelt- und Lebensstilbelastungen, die in den meisten anderen Ländern nicht durchführbar sind. In jedem Register werden Personen jeweils durch eine eindeutige Nummer identifiziert, die als CPR-Nummer bezeichnet wird. Diese Nummer wird seit der Einrichtung des dänischen Melderegisters (CRS) im Jahr 1968 an alle Einwohner Dänemarks vergeben und ermöglicht eine genaue Verknüpfung zwischen den Melderegistern. Mithilfe dieser Infrastruktur können die Ermittler Folgendes identifizieren: (i) Studienteilnehmer, indem sie Mütter, die Blut und Fruchtwasser zur Verfügung gestellt haben, mit ihren lebend geborenen Söhnen in Verbindung bringen, die bei der Geburt Fersenblut zur Verfügung gestellt haben. Anhand der CPR-Nummer der Mutter, die mit ihren Proben in der dänischen nationalen Biobank des Staten Serum Institute verknüpft ist, können die Ermittler die CPR-Nummer ihres Sohnes im dänischen medizinischen Geburtsregister (MBR) nachverfolgen. Der MBR enthält Informationen zu allen Lebend- und Totgeburten in Dänemark seit 1973 sowie Informationen zu angeborenen Defekten einschließlich Kryptorchismus der lebend geborenen Söhne. Darüber hinaus enthält der MBR Informationen zu Gewicht, Größe, Alter und ethnischer Zugehörigkeit der Mutter sowie zu Alter, ethnischer Zugehörigkeit und CPR-Nummer des Vaters. (ii) Alle Söhne, die im späteren Leben an Krebs erkrankt sind, mit Genauigkeit und vollständiger Abdeckung. Unter Verwendung des dänischen Krebsregisters (DCR), eines bevölkerungsbezogenen Registers, das Daten über die Inzidenz aller Krebserkrankungen seit 1943 enthält und für seine Genauigkeit und vollständige Abdeckung bekannt ist, werden die Ermittler alle Fälle von Hodenkrebs unter den lebend geborenen Söhnen identifizieren ( 22 bis 45 Jahre alt). (iii) Familienanamnese von Hodenkrebs mit Genauigkeit und vollständiger Abdeckung. Anhand des DCR und der CPR-Nummer des Vaters werden die Ermittler die Familiengeschichte von Hodenerkrankungen verfolgen, einem bekannten Risikofaktor für Hodenkrebs bei Nachkommen [72]. Alle anderen Krebsarten werden für die Fallkontrollen erhoben. Die eingeschlossenen Kontrollen sind frei von allen Krebsarten und Fälle mit einem anderen Krebs vor Beginn des Hodenkrebses werden ausgeschlossen.

Erwartete Auswirkungen dieses Vorschlags auf Wissenschaft und öffentliche Gesundheit. Der wissenschaftliche Gesamtbeitrag des vorgeschlagenen Projekts besteht darin, Wissenschaftlern menschliche Daten zur Verfügung zu stellen, die es ihnen ermöglichen, zu bestätigen oder zu widerlegen, ob die Exposition des Fötus gegenüber EDCs mit einem erhöhten Risiko für Hodenkrebs bei den Nachkommen verbunden ist. Derzeit gibt es wenig, was schwangere Frauen (und andere) tun können, um EDC-Expositionen zu vermeiden, die meistens „unsichtbare“ Schadstoffe in Lebensmitteln, Kosmetika, Raumklima, Luft und Wasser sind. Wenn die Studie Assoziationen widerlegt, könnte dies die Besorgnis zerstreuen, und wenn sich eine Assoziation bestätigt, könnten die Beweise Regierungen und Umweltschutzbehörden bei der Einführung neuer Richtlinien unterstützen, die gefährdete Bevölkerungsgruppen zu Hause, in Schulen und am Arbeitsplatz schützen oder Bildungsprogramme für schwangere Frauen durchführen können können sinnvolle Maßnahmen ergreifen, um ihre Exposition zu reduzieren.

Methoden Das Projekt wird Proben von Müttern (Serum, Fruchtwasser) und Neugeborenen (getrocknetes Fersenblut) verwenden, die in der Dänischen Nationalen Biobank aufbewahrt werden (vgl. Biobank). Design (verschachtelte Fallsteuerung).

Auf jeden Fall sind drei Kontrollen abgestimmt. Die Kontrollen sind krebsfrei und nach dem Alter von Mutter und Vater, dem Kalendermonat der Blutprobe, der ethnischen Zugehörigkeit und dem Alter sowie der Adresse zum Zeitpunkt der Krebsdiagnose abgeglichen. Diese Informationen werden zusammen mit der Familienanamnese von Hodenkrebs, der Vorgeschichte von Krebs in der Fallkontrollpopulation und anderen a priori bestimmten potenziellen Störvariablen aus den landesweiten Registern zur Expositionsbewertung (fötale Exposition gegenüber EDCs) bezogen. Zwei Unterauftragnehmer werden alle chemischen Analysen der mütterlichen Konzentrationen ausgewählter EDCs in Bioproben durchführen.

Metabolomik-Profilerstellung. Die Metabolomik-Forschungsgruppe am dänischen Zentrum für Neugeborenen-Screening am Statens Serum Institut wird die Analyse des Metaboloms des getrockneten Blutflecks durchführen. Zur Extraktion wird eine Stanze mit 3,2 mm Durchmesser aus dem getrockneten Neugeborenen-Blutfleck jedes Kindes verwendet. Unter Verwendung von analytischen und rechnerischen Arbeitsabläufen, die zuvor von der Gruppe eingeführt und angewendet wurden, wird ein breites Spektrum von mehreren Tausend endogenen sowie exogenen Metaboliten gemessen. Die Daten werden vorverarbeitet, und Massenspektralmerkmale werden mit chemischen Strukturen unter Verwendung von computergestützten metabolomischen Arbeitsabläufen kommentiert, die über die von der Community betriebene Plattform Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) bereitgestellt werden. Die resultierenden Metabolitenprofile werden für statistische Analysen verwendet, um Metaboliten zu identifizieren, die über Fälle und Kontrollen hinweg unterschiedlich exprimiert werden, wobei verschiedene interne Algorithmen in R und Python verwendet werden. Outcome-Ermittlung (Hodenkrebs). Anhand der CPR-Nummer werden die Ermittler die Söhne mit dem DCR verknüpfen, um Daten über das erste Auftreten von Hodenkrebs zu extrahieren. Die Kontrollen sind krebs- und kryptorchismusfrei. Fälle, bei denen Krebs vor Hodenkrebs diagnostiziert wurde, werden ausgeschlossen. Die Projektlaufzeit beträgt 60 Monate.

Statistische Analyse Bevölkerung. Die Ermittler erwarten 175 Fälle von Hodenkrebs (sowohl Seminome als auch Nicht-Seminome, da diese einen gemeinsamen fötalen Vorläufer haben) innerhalb dieser Population von Söhnen. Jeder Fall wird mit drei Kontrollen abgeglichen, was eine Gesamtpopulation von 700 Männern ergibt.

Statistische Analysen. Logistische Regressionsmodelle werden verwendet, um das Risiko und die 95-%-Konfidenzintervalle (CIs) abzuschätzen, die die Verbindungskonzentrationen mit dem Hodenkrebsrisiko in Beziehung setzen. Analysen werden für einzelne Verbindungen, gegebenenfalls Verbindungsgruppen (Gesamt-PFAS und Gesamtphthalate) und Verbindungsgemische durchgeführt. Die Daten werden mit und ohne Anpassung für a priori bestimmte potenziell verwirrende Variablen analysiert, darunter der BMI der Mutter zum Zeitpunkt der Geburt des Sohnes, Hodenkrebs in der Vorgeschichte und Cotinin-Serumspiegel (Marker des Rauchens), angepasst für die Woche der Schwangerschaftsprobenentnahme.

Metabolomicsprofiling. Die Gesamtvariation im Metabolom im Zusammenhang mit Hodenkrebs wird mit multivariaten statistischen Methoden wie Hauptkoordinatenanalysen und permutationsmultivariaten Varianzanalysen (PERMANOVA) bewertet.