Suoliston mikroflooran analyysi ulosteen DNA-metylaatioon yhdistettynä paksusuolensyövän havaitsemiseksi (IMMDC)

Johdanto: Kolorektaalisyöpä (CRC) on kolmanneksi korkein ilmaantuvuus ja neljäs kuolleisuusaste maailmassa. Kiinassa CRC on viidenneksi suurin syöpäkuolemien syy. Ikävakioidut ilmaantuvuusluvut CRC:ssä ovat osoittaneet nousevaa trendiä. Länsimainen elämäntapa, erityisesti fyysinen passiivisuus, ja liikalihavuuden yleistyminen viime vuosikymmeninä Kiinassa voivat selittää CRC:n ilmaantuvuuden kasvun.

CRC-potilaiden viiden vuoden eloonjäämisaste on 65%. CRC:n eloonjäämisluvut voivat vaihdella useista tekijöistä, erityisesti syövän vaiheesta, riippuen. Viiden vuoden eloonjäämisaste paikallisen CRC:n kanssa on 90 %. Noin 39 % potilaista diagnosoidaan tässä varhaisessa vaiheessa. Tyypillisten kliinisten oireiden puuttumisen vuoksi varhainen CRC on vaikea havaita, ja useimmat potilaat ovat jo pitkälle edenneessä vaiheessa, kun CRC diagnosoidaan, joten paras interventiovaihe puuttuu. Siksi varhainen havaitseminen ja varhainen hoito ovat tehokkaita keinoja vähentää CRC-kuolleisuutta. Seulonnalla on etuja, kuten diagnoosi varhaisemmassa vaiheessa, vähentynyt CRC:n ilmaantuvuus ja pienempi kuolleisuus.

Tällä hetkellä CRC:n tärkeimmät seulontamenetelmät ovat ulosteen piilevä veritesti ja kolonoskopia. Kolonoskopia on kultainen standardi CRC:n seulonnassa. Perinteistä kolonoskopiaa, invasiivista tutkimusmenetelmää, ei kuitenkaan voida laajalti käyttää kolorektaalisen neoplasian seulonnassa.

Ulostenäytteitä saa helposti. Nykyinen tutkimus on yksimielinen, kun käytetään ulosteita CRC:n seulomiseen. Uusimpien Aasian ja Tyynenmeren konsensussuositusten mukaan CRC-seulontaan FIT:tä (fecal immunochemical testi) käytetään korkean riskin potilaiden valitsemiseen kolonoskopiaan. FIT on ollut laajalti käytössä myös muilla maailman alueilla. FIT:n herkkyys on rajoitettu (0,79; 95 % CI, 0,69-0,86), ja äskettäinen systemaattinen meta-analyysi osoitti suurta vaihtelua herkkyydessä eri tutkimusten välillä. Lisäksi rodun ja alueelliset erot voivat vaikuttaa testituloksiin. Siksi tarvitaan varhaisia ​​seulontamenetelmiä, jotka ovat ei-invasiivisia, erittäin herkkiä ja sopivat kiinalaisille.

Molekyylibiomarkkerien havaitseminen ulosteista CRC:n ei-invasiivista diagnoosia varten voi olla lupaava vaihtoehto veren/plasman biomarkkerien havaitsemiselle nykyisissä kliinisissä olosuhteissa. Suoliston mikrobiotan koostumuksen poikkeavuudet on katsottu mahdollisesti tärkeiksi CRC:n syiksi. Metagenomisen sekvensoinnin ja pyrosekvensoinnin laajan käytön myötä suoliston mikrobiotatutkimuksessa on havaittu, että useammat bakteerit liittyvät positiivisesti CRC:n esiintymiseen. Äskettäisessä tutkimuksessa 16S rRNA-sekvensointia käytettiin luokittelemaan ihmisen suolen limakalvon mikrobiyhteisöjä kolorektaalisten kasvainten muodostumisen eri vaiheissa, ja Fusobacterium havaittiin rikastuneena kolorektaalisissa kasvaimissa.

CRC:ssä hyvänlaatuisten polyyppien pääasiallinen prosessi pahanlaatuisiksi kasvaimiksi on geneettisten ja epigeneettisten muutosten kerääntyminen, jotka muuttavat paksusuolen epiteelisolut paksusuolen adenokarsinoomasoluiksi. Nämä solut erittyvät jatkuvasti paksusuolen onteloon ja sekoitetaan ulosteen kanssa. Kasvaimen muodostumisen aikana epigeneettiset muutokset voivat tapahtua aikaisemmin kuin mutaatiot. Epigeneettisten mekanismien deregulaatiolla on tärkeä rooli syövässä. Useimmat syövän epigeneettiset muutokset laukaisevat genomimuutokset tietyissä geeneissä, jotka ovat mukana yhden epigeneettisen mekanismin säätelyssä. Kasvaimen suppressorigeenien poikkeava DNA-metylaatio indusoi alavirran geenien epänormaalia ilmentymistä, mikä on tärkeä vaihe tuumorin muodostumisprosessissa. DNA:n metylaatiostatus muuttuu CRC:n etenemisen aikana. Useita viimeaikaisissa tutkimuksissa havaittuja CRC:hen liittyviä geenimetylaatiopoikkeavuuksia ovat SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 ja SPG20. Lisäksi jotkut geenimutaatiot liittyvät CRC:hen. Esimerkiksi TP53- ja KRAS-mutaatiot ovat yleisiä CRC:ssä.

Aiemmassa tutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että SEPT9:llä, NDRG4:llä ja SDC2:lla oli suurempi metylaatiotaajuus ja -taso kasvaimissa kuin normaaleissa tai ei-kasvaimen viereisissä CRC-kudoksissa, mikä osoittaa, että näillä metyloiduilla geeneillä voi olla diagnostista potentiaalia CRC-seulonnassa. BMP3:lla oli kuitenkin hyvin rajallinen vaikutus ulostenäytteiden havaitsemistarkkuuteen. Lisäksi metyloidun SEPT9:n, NDRG4:n ja SDC2:n yhdistelmä osoitti suurta CRC:n ja adenooman havaitsemiskelpoisuutta, ja lisätutkimukset osoittivat paremman suorituskyvyn CRC:n havaitsemisessa kuin adenooman. Tutkimuksemme osoittaa myös eroja ulosteen geeneissä eri etnisten ryhmien välillä.

Tämän tutkimuksen tavoitteena on havaita suoliston mikrobiotan eroja ulosteessa 16S rRNA -analyysillä CRC-potilaiden ja terveiden kontrollien välillä. Se yhdistää ulosteen kuoriutuneiden solujen DNA-analyysin tämän eron selventämiseksi ja rakentaa joitain malleja varhaisen paksusuolensyövän seulomiseksi kiinalaisilla. Samalla tutkimuksessa selvitetään myös kiinalaisten ruokailutottumusten vaikutusta suoliston mikroflooraan.