La asociación entre el ambiente microbiológico en el colon y la enfermedad colorrectal

Descripción del proyecto Hipótesis general: El ambiente microbiano del colon se correlaciona con la patología intestinal y es relevante para el desarrollo y progreso de la enfermedad colorrectal.

Preguntas de investigación y resultados:

En la Fase 1 (año 1, fase de generación de hipótesis), se investigará la asociación entre bacterias específicas y las siguientes enfermedades: enfermedad colorrectal (cáncer colorrectal/pólipos, adenomas (lesiones precancerosas), enfermedad inflamatoria intestinal (EII) y diverticulosis) .

Preguntas de investigación:

1. ¿El microambiente de la mucosa intestinal dentro y alrededor del tejido con adenomas/adenocarcinoma colorrectal, EII y diverticulosis está colonizado con un conjunto bacteriano diferente al de la mucosa sana?
2. ¿La edad, el sexo y los hábitos de vida/dietéticos afectan a los diferentes tipos de composición bacteriana?

En la Fase 2 (año 2-3), nuestro objetivo es identificar biomarcadores bacterianos específicos que podrían usarse como herramientas de detección y sentar las bases para futuros tratamientos nuevos para la enfermedad colorrectal.

Preguntas primarias de investigación:

1. ¿Hay conjuntos bacterianos específicos asociados con la formación temprana de adenoma y cáncer colorrectal?
2. ¿Se pueden usar estas bacterias como biomarcadores fecales en un programa de detección de cáncer colorrectal o se pueden identificar mediante biomarcadores serológicos?
3. ¿Puede la identificación de bacterias específicas conducir a más estudios sobre la posible génesis de la aparición y crecimiento del cáncer colorrectal?

Preguntas de investigación secundarias:

1. ¿Hay conjuntos bacterianos específicos asociados con la EII y la diverticulosis y pueden usarse como biomarcadores fecales o serológicos para la enfermedad?
2. ¿Puede el tratamiento de estas bacterias o sus metabolitos reducir la incidencia de morbilidad en relación con la EII o la diverticulitis (inflamación de los divertículos)?

Estudio de población e implementación

Fase 1: (2017) -2018. Durante un año, todos los pacientes programados para una colonoscopia en el Danderyd's Hospital (tamaño de la muestra = 2500 pacientes) serán invitados consecutivamente a participar en el estudio y dar su consentimiento informado.

Criterios de exclusión: riesgo de sangrado (definido como un índice internacional normalizado (INR) > 1,6), demencia grave o incapacidad para comprender la información y tomar una decisión informada sobre la participación.

Los pacientes que acepten participar recibirán una carta de información sobre el estudio por correo (2-3 semanas antes de la colonoscopia). Además, todos los pacientes también recibirán una llamada telefónica como recordatorio del estudio. Antes de la preparación intestinal, se pedirá a los pacientes que dejen una muestra de heces que se guardará para cultivo. A los participantes del estudio también se les pedirá que completen un cuestionario validado sobre antecedentes médicos, enfermedades previas, dieta, hábitos de vida, colonoscopias previas y tratamiento con antibióticos. Inmediatamente antes del examen de colonoscopia, se tomarán cuatro muestras de sangre: dos para análisis de HbA1c, hemoglobina y proteína C reactiva (PCR) y dos para almacenamiento en el robot del biobanco del hospital para su posterior análisis de biomarcadores.

Durante la colonoscopia, además de las muestras de tejido de diagnóstico de rutina, se tomarán muestras de tejido de la mucosa del colon:

1. Se tomarán dos biopsias (una para secuenciación de ADN, otra para cultivo) de una parte sana de la mucosa colónica (preferiblemente en la primera parte del colon) en todos los pacientes.
2. Cuatro biopsias, dos (ADN + cultivo) de mucosa colónica patológica (pólipo (adenomas)/cáncer colorrectal/EII/diverticulosis) y dos (ADN + cultivo) de la zona cercana a la mucosa patológica.

Fase 2: 2018-2020.

1. Se llevará a cabo la detección e investigación de bacterias biológicamente importantes y sus metabolitos (metagenómica y metabolómica (estudios de procesos químicos que involucran metabolitos)) para obtener información sobre genes bacterianos específicos.
2. Luego, estos datos se analizarán estadísticamente para detectar cualquier asociación con diversas afecciones colorrectales, ajustando los factores de confusión y las exposiciones disponibles en los registros médicos y en el cuestionario del paciente (consulte a continuación). Estos análisis nos proporcionarán información novedosa importante sobre los mecanismos patogénicos de relevancia para el desarrollo del cáncer y la inflamación.
3. Sobre la base de estos hallazgos esperados de composiciones bacterianas específicas en relación con la enfermedad del colon, se pueden comenzar a analizar los mecanismos específicos de la enfermedad.
4. También se explorarán las posibilidades de usar composiciones bacterianas específicas de la enfermedad como marcador clínico de la enfermedad del colon. Durante este subestudio, analizaremos la asociación entre la microbiota de la mucosa y la microbiota de las heces. Por lo tanto, las muestras de heces de todos los pacientes se utilizarán para explorar si estas corresponden a la composición bacteriana de la mucosa colónica muestreada del área intestinal patológica y sana. Además, se examinarán biomarcadores serológicos en relación con composiciones bacterianas específicas en muestras de mucosa patológica en todos los pacientes del estudio.

Muestras y análisis Las muestras primero se almacenan y registran en el biobanco del Hospital Danderyd y luego se enviarán para el análisis de ADN en el laboratorio Science for Life, Karolinska Institutet. El análisis de ADN (variables primarias) se relaciona con la secuenciación paralela masiva del gen 16S rRNA que brinda información sobre la composición de bacterias en la muestra y la cantidad relativa de bacterias hasta el nivel del gen. Los resultados se presentan como índice de diversidad (índice de diversidad de Shannon o diversidad alfa dentro de la misma muestra) y análisis Unifrac basados ​​en el software QIIME. El último análisis muestra diferencias en la composición bacteriana entre las muestras, la llamada diversidad beta. Además de la secuenciación 16S, se realizará la llamada secuenciación metagenómica en muestras seleccionadas; con este ensayo también se puede obtener información sobre el contenido de genes bacterianos específicos y, por lo tanto, obtener conocimiento de los mecanismos patogénicos con relevancia para incluir el desarrollo del cáncer. El cuestionario validado de dieta y hábitos de vida se analizará en relación con el ambiente microbiano (variable dependiente en este análisis de laboratorio).