Ulosteen mikrobiston karakterisointi Lynchin oireyhtymäpotilailla (LS) potilailla, joilla on tai ei ole kolorektaalista neoplasiaa (Microbiote)

Projektin tausta ja omaperäisyys suhteessa tekniikan tasoon:

Kolorektaalisyöpä (CRC) on toiseksi yleisin syöpään liittyvien kuolemien syy länsimaissa ja kolmanneksi yleisin syöpä koko maailmassa. CRC:n ehkäisy ja seulonta ovat suuria kansanterveyskysymyksiä. Kolorektaalisen karsinogeneesin parempi tuntemus voi johtaa parempaan ehkäisyyn ja seulomiseen. Viimeaikaiset havaintotiedot ihmisistä ja kokeellisista tiedoista in vitro tai jyrsijöillä osoittivat, että suoliston mikrobiota voisi edistää CRC:n patogeneesiä.

Ehdotuksen avulla voidaan arvioida suoliston mikrobiotan roolia CRC-karsinogeneesissä Lynchin oireyhtymää (LS) sairastavien potilaiden kohortissa, joilla on korkea kolorektaalisen neoplasian riski ja joilla on hyvin karakterisoituja ympäristöriskitekijöitä, erityisesti ruokavaliotekijöitä.

Mikrobiota ja CRC Suoliston mikrobiota on monimutkainen yhteisö, joka koostuu bakteereista, sienistä, alkueläimistä, viruksista ja bakteriofageista, jotka elävät symbioottisessa ja epigeneettisessä suhteessa isännän kanssa. Suoliston mikrobiota voi edistää joko terveyttä tai kasvaimen etenemistä tulehduksellisten ja proliferatiivisten vaikutustensa kautta, jotka todennäköisesti riippuvat isännän kontekstista ja geneettisistä tekijöistä. Erityisiä mikro-organismeja tai mikrobiomin vaihtelua on liitetty CRC:hen viime vuosina. Fusobacterium nucleatum- ja Porphyromonas gingivalis -sekvenssit ovat yliedustettuina CRC:ssä verrattuna vastaavaan normaaliin kontrollikudokseen, ja positiivinen yhteys imusolmukkeiden etäpesäkkeisiin on karakterisoitu. Potilailla, joilla on satunnainen CRC, Fusobacterium nucleatumin yli-ilmentymiseen liittyy spesifisiä CRC-karsinogeneesireittejä. Tutkimuksissa on tunnistettu myös useita muita bakteereja, kuten Escherichia coli, Bacteroides fragilis ja Enterococcus faecalis lisääntyminen CRC-potilailla, kun taas Clostridiales-, Faecalibacterium-, Blautia-, Bifidobacterium- tai Lactobacillus-suvut olivat vähäisiä tai puuttuivat. In vitro Fusobacterium nucleatum edistää CRC-solujen lisääntymistä; hiirillä F. nucleatum sairaalahoidosta peräisin olevien CRC-ksenograftien läsnäolo (jossa potilaan CRC-näytteet istutetaan hiiriin) lisää kasvaimen kasvunopeuksia. Mahdollinen mekanismi näiden löydösten selittämiseksi on, että F. nucleatumin adhesiini, FadA, sitoutuu E-kadheriiniin CRC-solun pinnalla ja aktivoi onkogeenisen Wnt/β-kateniinin signaloinnin. F. nucleatum voi myös muuttaa kasvaimeen infiltroivien lymfosyyttien ja luonnollisten tappajasolujen (NK) toimintaa sitoutumalla estävään immuunireseptoriin TIGIT (T-soluimmunoreseptori, jossa on Ig- ja ITI-Mdomains) toisen adhesiinin, Fap2:n, kautta. Fap2 sitoo myös disakkaridisokerimotiivia [galaktoosiN-asetyyli-D-galaktosamiini (Gal-GalNAc)], joka ilmentyy korkeina pitoisuuksina monien kasvainsolutyyppien pinnalla sekä muiden solutyyppien pinnalla ja helpottaa F. nucleatumiin sitoutumista CRC-solut. Enterotoksigeeninen Bacteroides fragilis (ETBF) voimistaa kolorektaalista karsinogeneesiä hiirillä, ja ETBF havaittiin biofilmeissä, jotka peittävät ihmisen CRC:t ja syövän esiasteet paksusuolen leesioita. Escherichia coli, joka ekspressoi genomisen saaren polyketidisyntaasia (pks+), tehostaa tuumorigeneesiä prekliinisissä CRC-malleissa ja rikastuu ihmisen CRC-kudoksissa. pks+ E. coli tuottaa genotoksiinia kolibaktiinia, joka alkyloi DNA:ta, mikä johtaa DNA-addukteihin paksusuolen epiteelisoluissa.

Myös bakteerien metaboliiteilla on havaittu olevan vaikutusta. Butyraatti, jota vain tietyt Firmicutes-suvun jäsenet voivat tuottaa ravintokuidun ja vastustuskykyisten tärkkelysten fermentoinnin avulla, voi moduloida tulehdusta, epiteelin lisääntymistä ja apoptoosia. Rikkivety on myös tärkeä säätelevä metaboliitti.

Mikrobiootan monimutkaisuus ja suolistossa olevien mikro-organismien välinen suhde eivät vielä korosta erityistä bakteerien tunnusmerkkiä kasvaimen etenemiselle. Sitten ei täysin ymmärretä, kuinka suoliston mikrobiota todella edistää CRC-patogeneesiä isännässä.

CRC ja Lynchin oireyhtymä LS on yleisin familiaalinen CRC-oireyhtymä. Syövän sukuhistoria on tärkeä tapa tunnistaa nämä riskialttiit henkilöt. Jossakin DNA-epäsopivuuskorjausgeenissä (MMR) MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 tai EPCAM-geeneissä tapahtuvan ituradan muutoksen periytyminen aiheuttaa suuren riskin sairastua CRC:hen ja muihin paksusuolen ulkopuolisiin syöpiin. Viimeaikaiset tutkimukset ovat ehdottaneet, että CRC-diagnoosin mediaani-ikä on 61 vuotta ja elinikäinen CRC-riski on 52 % naisilla ja 69 % miehillä. LS-neoplasiassa on ominaista spesifiset karsinogeneesireitit.

LS-potilailla esiintyy syöpää edeltäviä vaurioita ei-edenneinä tai edenneinä adenoomina ja hammastettuina polyypeinä, jotka tulee havaita ja poistaa. CRC:n riski riippuu siitä, mikä epäsopivuuskorjausgeeni on mutatoitu. MSH6- ja PMS2- ituradan mutaatiot liittyvät pienempään riskiin CRC:n myöhään alkaessa.

Ympäristötekijät (ruokavaliotekijät, liikunta, liikalihavuus, tupakan ja alkoholin nauttiminen jne.) ovat myös mukana LS-karsinogeneesissä. LS-potilaille suositellaan säännöllistä seurantaa, mukaan lukien vuosittain tai kahdesti vuodessa tehtävä kolonoskopia.

Aspiriini CRC:n kemoprevention Kemopreventiolla on potentiaalia edustaa kustannustehokasta interventiota näille suuren riskin potilaille ja se voi mahdollistaa kolonoskopian valvonnan viivästymisen. Useat epidemiologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että pieniannoksisen aspiriinin (75–300 mg/d) säännöllinen käyttö vähentää satunnaisten paksusuolen polyyppien ja CRC:n riskiä 20–30 %. Viisi seitsemästä satunnaistetusta kontrolloidusta tutkimuksesta (RCT) osoitti neoplasian uusiutumisen merkittävää vähenemistä, ja neljän näistä tutkimuksista tehty meta-analyysi osoitti satunnaisen kolorektaalisen polyypin uusiutumisen vähenemisen. Äskettäisessä laajassa satunnaistetussa diabeetikoilla tehdyssä tutkimuksessa aspiriinia ei kuitenkaan liitetty pienempään CRC-insidenssiin.

Laaja havaintotutkimus viittaa myös ennaltaehkäisevään aspiriinivaikutukseen LS:ssä. Kolorektaalisen adenooman/karsinooman ehkäisyohjelma 2 (CAPP2) -tutkimuksen primäärianalyysi LS-potilailla, jotka saivat 600 mg päivittäistä aspiriinia (300 mg b.i.d), ei osoittanut merkittävää vähenemistä CCR-neoplasiassa. Ennalta suunniteltu toissijainen analyysi pidennetyn seurannan jälkeen (keskiarvo 56 kuukautta) osoitti kuitenkin pienentyneen CRC-riskin aspiriiniryhmässä (HR=0,41; 95 % CI, 0,32-0,99). Tässä tutkimuksessa endoskooppinen seuranta ei ollut optimaalinen kolorektaalisen neoplasian alhaisella havaitsemisasteella. Siksi aspiriinin todellinen vaikutus ja kliininen hyöty on vielä vahvistamatta LS-potilailla, koska aspiriinin krooniseen käyttöön liittyy mahdollisia sivuvaikutuksia (verenvuoto).

AAS-Lynch Study AAS-Lynch-tutkimus on meneillään oleva prospektiivinen monikeskus (n=37), kaksoissokkoutettu, lumekontrolloitu, satunnaistettu kliininen tutkimus, jonka tarkoituksena on tutkia, onko aspiriinin päivittäinen annos 100 tai 300 mg verrattuna lumelääkkeeseen, vähentäisi kolorektaalisten adenoomien esiintymistä tai uusiutumista alle 75-vuotiailla LS-potilailla. Ensisijainen päätetapahtuma on niiden potilaiden määrä, joilla on vähintään yksi kromoendoskopialla havaittu adenooma 48 kuukautta alkuperäisen paksusuolen puhdistuman ja täydellisen polyypin poiston jälkeen ja hoidon alkamisen jälkeen. Toissijaisia ​​päätepisteitä ovat viive ensimmäisen adenooman ilmaantumisen ja hoidon alkamisen välillä, kromoendoskopialla mitattu adenomatoottinen polyyppitaakka, niiden potilaiden määrä, joilla esiintyi adenooma seurannan aikana sairastuneen geenin mukaan (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 tai muu), istumaton sahalaitainen adenoomataakka, paksusuolen syövät, jotka on diagnosoitu ajoitetuissa seurantakolonoskopioissa, paksusuolen syöpä (diagnoosoitu kahden kolonoskopian välillä). Seurannan aikana tehtyjen kolonoskopioiden määrää, suolen puhdistuksen laatua, rakkuloissa jäljellä olevien tablettien noudattamista ja haittatapahtumia seurataan. Satunnaistuksen yhteydessä ja tutkimuksen lopussa suoritetaan ulosteiden kerääminen, veripisaroiden kerääminen imupaperille, elämänlaatu SF36-kyselylomakkeella, validoitu ruokatiheyskysely (SU-VI-MAX2, U557 INSERM) ja fyysisen aktiivisuuden kyselylomake.

Hypoteesi, päätavoite (päätavoitteet) ja päätepiste (päätepisteet) Suoliston mikrobiota näyttää olevan tärkeä toimija CRC-karsinogeneesissä. Parempi tietämys mikrobiotan roolista CRC-karsinogeneesissä voisi johtaa parempaan ehkäisyyn ja seurantaan erityisesti korkean riskin LS-potilailla, mutta myös tavallisilla riskipotilailla.

Tämän tutkimuksen päätavoitteena on arvioida suoliston mikrobiotan roolia metagenomisen analyysin avulla CRC-karsinogeneesissä LS-potilailla. AAS-LYNCH-tutkimuksen suunnittelu mahdollistaa suoliston mikrobiotan roolin arvioinnin adenooman ilmaantumisessa tai uusiutumisessa potilailla hyvin karakterisoitujen ruokavalioon liittyvien riskitekijöiden ja muiden elämäntapatekijöiden, asiaan liittyvien geenien ja neoplasiaan liittyvien reittien perusteella.

Ensisijainen tavoite Vertaa ulosteen mikrobiotan monimuotoisuutta LS-potilailla, joilla ei ole aiempaa adenoomaa, vs LS-potilaisiin, joilla on aiemmin ollut adenooma tai adenooma AAS-Lynch-tutkimukseen sisällytettäessä.

Toissijaiset tavoitteet

Kuvaamaan eroja suoliston mikrobiotan monimuotoisuudessa käyttämällä metagenomista analyysiä seuraavasti:

• mukana LS-geenejä (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 tai EPCAM-geenejä)
• adenoomatyyppi (edennyt tai ei-edennyt adenooma) ja hammastetun polyypin esiintyminen
• ruokavalio, jossa käytetään ruokavalion malleja (a priori ja a posteriori)
• muut elämäntyylitekijät: BMI, fyysinen aktiivisuus, alkoholi, tupakka

Näkökulmat (ei sisälly tähän hakemukseen):

Kun adenooman uusiutumisen odotetaan olevan 30 % paksusuolen alkuperäisen puhdistuman jälkeen, 48 kuukauden seuranta mahdollistaa erojen tutkimisen suoliston mikrobiotassa, jolle on ominaista metagenominen analyysi adenooman uusiutumisen mukaan. 48 kuukauden seuranta uudella ulostekeräyksellä mahdollistaa myös suoliston mikrobiotan erojen kuvaamisen aspiriiniesittelyn mukaan. Näihin arviointeihin ei tarvita lisärahoitusta.

UK-CAPP-ryhmän koordinoima tutkimus, jossa arvioidaan kemopreventiivistä aspiriinin vaikutusta LS-potilailla, on meneillään samankaltaisella suunnittelulla, mutta ilman lumeryhmää ja erilaisia ​​päätepisteitä. Lopullisesta yhteisestä analyysistä keskusteltiin. Tämän ryhmän kanssa keskustellaan ulosteen mikrobiotan kansainvälisen vaihtelun arvioinnista suhteessa LS:ään.

Ensisijainen päätepiste (liittyy ensisijaiseen tavoitteeseen) Tässä tutkimuksessa verrataan ulosteen mikrobiotan rikkautta ja koostumukseen liittyviä eroja LS-potilaiden, joilla ei ollut aikaisempaa adenoomaa AAS-Lynch-tutkimukseen sisällyttämisen yhteydessä, ja LS-potilaiden välillä, joilla on aiemmin ollut adenooma tai adenooma AAS-Lynch-tutkimukseen sisällytettäessä.

Toissijaiset päätepisteet (liittyvät toissijaisiin tavoitteisiin)

Suoliston mikrobiotan koostumus (taksonominen, toiminnallinen ja rikkaus arvioituna metagenomisella analyysillä) kuvataan seuraavasti:

• mukana LS-geenejä (MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 tai EPCAM-geenejä)
• adenoomatyyppi (edennyt tai ei-edennyt adenooma) ja hammastetun polyypin esiintyminen
• ruokavalio, jossa käytetään ruokavalion malleja (a priori ja a posteriori)
• muut elämäntyylitekijät: BMI, fyysinen aktiivisuus, alkoholi, tupakka

Projektisuunnitelma, jossa kuvataan menetelmät ja suoritettava työ:

• WP 1. Projektin valmistelu, sääntelykysymykset ja ulosteen käsittely
• WP 2. Sosiodemografisten, elämäntapa- ja ravitsemustietojen laadun todentaminen, ravitsemustietojen hallinta.
• WP 3. Mikrobiootan metagenominen tutkimus ja data-analyysi
• WP 4. Loppukokous ja raportti, toimittaminen julkaistavaksi

Translaatiotutkimuksen odotetut tulokset sekä tieteellinen ja lääketieteellinen potentiaalinen vaikutus:

Kolorektaalisyöpä (CRC) on toiseksi yleisin syöpään liittyvien kuolemien syy länsimaissa. CRC:n ehkäisy ja seulonta ovat suuria kansanterveyskysymyksiä. Parempi tietämys suoliston mikrobiotan roolista CRC-karsinogeneesissä voisi auttaa kuvaamaan CRC-riskiä paremmin oletetulla paremmalla seurannalla.

Interventiohoidot prebioottisina tai probioottisina hoitoina, joissa käytetään tiettyjä mikrobeja tai geneettisesti muunnettuja mikrobeja, voidaan myös harkita ennaltaehkäisevänä välineenä lähitulevaisuudessa.