Paksusuoli- ja paksusuolensairauksien mikrobiologisen ympäristön välinen liitto

Hankkeen kuvaus Kokonaishypoteesi: Paksusuolen mikrobiympäristö korreloi suolen patologian kanssa ja sillä on merkitystä kolorektaalisen sairauden kehittymiselle ja etenemiselle.

Tutkimuskysymykset ja tulokset:

Vaiheessa 1 (vuosi 1, hypoteesin luontivaihe) tutkitaan tiettyjen bakteerien ja seuraavien sairauksien välistä yhteyttä: paksusuolen sairaus (kolorektaalisyöpä/polyypit, adenoomat (esisyöpävauriot), tulehduksellinen suolistosairaus (IBD) ja divertikuloosi) .

Tutkimuskysymykset:

1. Onko suolen limakalvon mikroympäristö kudoksessa ja sen ympärillä, jossa on adenoomat/kolorektaalisen adenokarsinooman, IBD:n ja divertikuloosin kolonisoitunut bakteerisarja, erilainen kuin terveen limakalvon?
2. Vaikuttavatko ikä, sukupuoli ja elämä/ruokavaliotavat erityyppisiin bakteerikoostumuksiin?

Vaiheessa 2 (vuot 2-3) pyrimme tunnistamaan spesifisiä bakteerien biomarkkereita, joita voitaisiin käyttää seulontatyökaluina, ja luoda pohjaa tuleville uusille kolorektaalisten sairauksien hoidoille.

Ensisijaiset tutkimuskysymykset:

1. Liittyvätkö tietyt bakteerisarjat adenooman ja paksusuolensyövän varhaiseen muodostumiseen?
2. Voidaanko näitä bakteereja käyttää ulosteen biomarkkereina kolorektaalisessa syövän seulontaohjelmassa tai voidaanko ne tunnistaa serologisilla biomarkkereilla?
3. Voiko tiettyjen bakteerien tunnistaminen johtaa lisätutkimuksiin kolorektaalisyövän syntymisen ja kasvun mahdollisesta synnystä?

Toissijaiset tutkimuskysymykset:

1. Liittyvätkö tietyt bakteerisarjat IBD:hen ja divertikuloosiin ja voidaanko niitä käyttää ulosteen tai serologisina taudin biomarkkereina?
2. Voiko näiden bakteerien tai niiden aineenvaihduntatuotteiden hoito vähentää IBD:hen tai divertikuliittiin (divertikuloiden tulehdus) liittyvää sairastuvuutta?

Tutkimuspopulaatio ja toteutus

Vaihe 1: (2017) -2018. Vuoden aikana kaikki Danderyd's Hospitalin kolonoskopiaan varatut potilaat (näytteen koko = 2500 potilasta) kutsutaan peräkkäin osallistumaan tutkimukseen ja antamaan tietoinen suostumus.

Poissulkemiskriteerit: Verenvuotoriski (määritelty kansainväliseksi normalisoiduksi suhteeksi (INR) > 1,6), vakava dementia tai kyvyttömyys ymmärtää tietoa ja tehdä tietoon perustuva päätös osallistumisesta.

Potilaat, jotka suostuvat osallistumaan, saavat tutkimuksesta tiedotuskirjeen postitse (2-3 viikkoa ennen kolonoskopiaa). Lisäksi kaikki potilaat saavat myös puhelinsoiton muistutuksena tutkimuksesta. Ennen suolen valmistelua potilaita pyydetään jättämään ulostenäyte, joka säästetään viljelyä varten. Tutkimukseen osallistujia pyydetään myös täyttämään validoitu kyselylomake sairaushistoriasta, aiemmista sairauksista, ruokavaliosta, elämäntavoista, aiemmista kolonoskopioista ja antibioottihoidosta. Välittömästi ennen kolonoskopiatutkimusta otetaan neljä verinäytettä: kaksi HbA1c:n, hemoglobiinin ja C-reaktiivisen proteiinin (CRP) analysointiin ja kaksi sairaalan biopankkirobotille säilytystä varten myöhempää biomarkkerien analysointia varten.

Kolonoskopian aikana kudosnäytteitä otetaan rutiininomaisten diagnostisten kudosnäytteiden lisäksi paksusuolen limakalvolta:

1. Kaikilta potilailta otetaan kaksi biopsiaa (yksi DNA-sekvensointia, toinen viljelyä varten) paksusuolen limakalvon terveestä osasta (mieluiten paksusuolen ensimmäisestä osasta).
2. Neljä biopsiaa, kaksi (DNA + viljelmä) patologisesta paksusuolen limakalvosta (polyyppi (adenoomat) / paksusuolensyöpä / IBD / divertikuloosi) ja kaksi (DNA + viljelmä) patologisen limakalvon läheiseltä alueelta.

Vaihe 2: 2018–2020.

1. Biologisesti tärkeiden bakteerien ja niiden aineenvaihduntatuotteiden havaitseminen ja tutkiminen (metagenomiikka ja metabolomiikka (metaboliitteihin liittyvien kemiallisten prosessien tutkimukset)) suoritetaan tiedoksi tietyistä bakteerigeeneistä.
2. Nämä tiedot analysoidaan sitten tilastollisesti erilaisten kolorektaalisten sairauksien välisten yhteyksien varalta, mukauttamalla lääketieteellisissä tiedoissa ja potilaskyselyssä saatavilla oleviin sekaannuksiin ja altistumiseen (katso alla). Nämä analyysit antavat meille tärkeää uutta tietoa syövän ja tulehduksen kehittymisen kannalta merkityksellisistä patogeenisistä mekanismeista.
3. Näiden spesifisten bakteerikoostumusten odotettavissa olevien havaintojen perusteella, jotka liittyvät paksusuolen sairauteen, spesifisiä sairausmekanismeja voidaan alkaa analysoida.
4. Lisäksi selvitetään mahdollisuuksia käyttää sairauskohtaisia ​​bakteerikoostumuksia paksusuolen sairauden kliinisenä markkerina. Tämän osatutkimuksen aikana tarkastellaan limakalvon mikrobiotan ja ulosteen mikrobiston välistä yhteyttä. Siten kaikilta potilailta otettuja ulostenäytteitä käytetään tutkimaan, vastaavatko ne paksusuolen limakalvon bakteerikoostumusta, joka on otettu patologiselta ja terveeltä suoliston alueelta. Lisäksi kaikkien tutkimuspotilaiden patologisen limakalvon limakalvonäytteissä tutkitaan serologisia biomarkkereita suhteessa spesifisiin bakteerikoostumuksiin.

Näytteet ja analyysi Näytteet varastoidaan ja kirjataan ensin Danderyd Hospitalin biopankkiin ja lähetetään sen jälkeen DNA-analyysiin Science for Life -laboratorioon, Karolinska Institutetiin. DNA-analyysi (ensisijaiset muuttujat) liittyy 16S rRNA -geenin massiiviseen rinnakkaissekvensointiin, joka antaa tietoa näytteessä olevien bakteerien koostumuksesta ja bakteerien suhteellisesta määrästä geenitasolle asti. Tulokset esitetään diversiteettiindeksinä (Shannonin monimuotoisuusindeksi tai alfadiversiteetti saman näytteen sisällä) ja Unifrac-analyysinä QIIME-ohjelmiston perusteella. Jälkimmäinen analyysi osoittaa eroja bakteerikoostumuksessa näytteiden välillä - niin sanottua beeta-diversiteettiä. Valituille näytteille tehdään ns. metagenominen sekvensoinnin lisäksi ns. metagenominen sekvensointi - tällä määrityksellä saadaan myös tietoa bakteerien geenisisällöstä ja näin saadaan tietoa patogeenisistä mekanismeista, joilla on merkitystä syövän kehittymisen kannalta. Validoitua ruokavaliota ja elämäntapoja koskevaa kyselylomaketta analysoidaan suhteessa mikrobiympäristöön (riippuvainen muuttuja tässä laboratorioanalyysissä).