A székletben található DNS-metilációval kombinált bélmikroflóra elemzése a vastag- és végbélrák kimutatására (IMMDC)

Bevezetés: A vastagbélrák (CRC) a harmadik legmagasabb előfordulási arány és a negyedik halálozási arány a világon. Kínában a CRC a rákos halálozások ötödik leggyakoribb oka. Az életkorral standardizált előfordulási arány a CRC-ben emelkedő tendenciát mutat. A nyugatias életmód, különösen a fizikai inaktivitás, valamint az elhízás előfordulásának növekedése az elmúlt évtizedekben Kínában magyarázatot adhat a CRC előfordulásának növekedésére.

A CRC-s betegek 5 éves túlélési aránya 65%. A CRC túlélési aránya különböző tényezőktől, különösen a rák stádiumától függően változhat. Az 5 éves túlélési arány lokalizált stádiumú CRC esetén 90%. A betegek körülbelül 39%-át ebben a korai szakaszban diagnosztizálják. A tipikus klinikai tünetek hiánya miatt a korai CRC-t nehéz felismerni, és a legtöbb beteg már előrehaladott stádiumban van, amikor a CRC-t diagnosztizálják, így hiányzik a legjobb beavatkozási szakasz. Ezért a korai felismerés és a korai kezelés hatékony eszköz a CRC mortalitás csökkentésére. A szűrésnek előnyei vannak, beleértve a korábbi stádiumban történő diagnózist, a CRC előfordulásának csökkenését és a mortalitás csökkenését.

Jelenleg a CRC fő szűrési módszerei a széklet okkult vérvizsgálata és a kolonoszkópia. A kolonoszkópia a CRC szűrésének arany standardja. A hagyományos kolonoszkópia, egy invazív vizsgálati módszer azonban nem alkalmazható széles körben a colorectalis neoplasia szűrésében.

A székletminták könnyen beszerezhetők. A jelenlegi kutatási konszenzus az ürülék használata a CRC szűrésére. A CRC-szűrésre vonatkozó legfrissebb ázsiai-csendes-óceáni konszenzus ajánlások szerint a FIT-et (fekális immunkémiai teszt) használják a magas kockázatú betegek kolonoszkópiás vizsgálatára. A FIT-et a világ más régióiban is széles körben alkalmazzák. A FIT érzékenysége korlátozott (0,79; 95% CI, 0,69-0,86), és egy közelmúltban végzett szisztematikus metaanalízis nagy eltéréseket mutatott az érzékenység tekintetében a vizsgálatok között. Ezenkívül a faji és regionális különbségek befolyásolhatják a teszteredményeket. Ezért olyan korai szűrési módszerekre van szükség, amelyek nem invazívak, nagyon érzékenyek és alkalmasak a kínaiak számára.

A molekuláris biomarkerek kimutatása székletben a CRC nem invazív diagnosztizálására ígéretes alternatíva lehet a vér/plazma biomarkerek kimutatására a jelenlegi klinikai körülmények között. A bél mikrobiota összetételének rendellenességei a CRC potenciálisan fontos okai közé tartoznak. A metagenomikus szekvenálás és piroszekvenálás széles körben elterjedt alkalmazásával a bélmikrobióta kutatásában több baktériumot találtak pozitív kapcsolatban a CRC előfordulásával. Egy közelmúltban végzett tanulmányban 16S rRNS szekvenálást alkalmaztak az emberi bélnyálkahártya mikrobiális közösségeinek osztályozására a colorectalis tumorigenesis különböző szakaszaiban, és a Fusobacteriumot vastag- és végbéldaganatokban gazdagodva találták meg.

A CRC esetében a jóindulatú polipok rosszindulatú daganatokká válásának fő folyamata a genetikai és epigenetikai elváltozások felhalmozódása, amelyek a vastagbél epiteliális sejtjeit vastagbél adenokarcinóma sejtekké alakítják. Ezek a sejtek folyamatosan a vastagbél lumenébe kerülnek, és a széklettel keverednek. A daganatképződés során az epigenetikai változások korábban jelentkezhetnek, mint a mutációk. Az epigenetikai mechanizmusok deregulációja fontos szerepet játszik a rákban. A rák legtöbb epigenetikai változását a specifikus gének genomiális változásai váltják ki, amelyek részt vesznek az egyik epigenetikai mechanizmus szabályozásában. A tumorszuppresszor gének rendellenes DNS-metilációja a downstream gének abnormális expresszióját idézi elő, ami fontos lépés a daganatképződés folyamatában. a DNS metilációs állapota megváltozik a CRC progressziója során. A CRC-vel kapcsolatos számos génmetilációs rendellenesség, amelyet a közelmúltban fedeztek fel, többek között az SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 és SPG20. Ezenkívül néhány génmutáció a CRC-vel kapcsolatos. Például a TP53 és a KRAS mutációk gyakoriak a CRC-ben.

A korábbi kutatások során a kutatók azt találták, hogy a SEPT9, NDRG4 és SDC2 nagyobb gyakorisággal és magasabb szintű metilációt mutatott a daganatokban, mint a normál vagy nem daganatos szomszédos CRC szövetekben, ami azt jelzi, hogy ezek a metilált gének diagnosztikus potenciállal rendelkeznek a CRC szűrésére. A BMP3 azonban nagyon korlátozott mértékben járult hozzá a székletminták kimutatási pontosságához. Ezenkívül a metilált SEPT9, NDRG4 és SDC2 kombinációja nagymértékben megvalósítható a CRC és az adenoma kimutatásában, és további vizsgálatok jobb teljesítményt mutattak a CRC kimutatásában, mint az adenoma. Kutatásunk a széklet génekben mutatkozó különbségeket is kimutatja a különböző etnikai csoportok között.

Ennek a kutatásnak a célja, hogy 16S rRNS-analízissel kimutatja a székletben a bélmikrobióta különbségeit a CRC-s betegek és az egészséges kontrollok között. A bélsár hámló sejtjeinek DNS-elemzését kombinálja ennek a különbségnek a további tisztázása érdekében, és néhány modellt készít a korai vastagbélrák szűrésére kínai emberekben. A kutatás ugyanakkor azt is vizsgálja, hogy a kínai étkezési szokások milyen hatással vannak a bél mikroflórájára.