L'associazione tra l'ambiente microbiologico nel colon e la malattia del colon-retto

Descrizione del progetto Ipotesi generale: l'ambiente microbico del colon è correlato alla patologia intestinale ed è rilevante per lo sviluppo e il progresso della malattia colorettale.

Domande e risultati della ricerca:

Nella Fase 1 (anno 1, fase di generazione dell'ipotesi), verrà studiata l'associazione tra batteri specifici e le seguenti malattie: malattia colorettale (cancro colorettale/polipi, adenomi (lesioni precancerose), malattia infiammatoria intestinale (IBD) e diverticolosi) .

Domande di ricerca:

1. Il microambiente della mucosa intestinale all'interno e intorno al tessuto con adenomi/adenocarcinoma del colon-retto, IBD e diverticolosi è colonizzato da un set batterico diverso dalla mucosa sana?
2. L'età, il sesso e le abitudini di vita/dietetiche influiscono sui diversi tipi di composizione batterica?

Nella fase 2 (anno 2-3), miriamo a identificare biomarcatori batterici specifici che potrebbero essere utilizzati come strumenti di screening e gettare le basi per futuri nuovi trattamenti per la malattia del colon-retto.

Domande di ricerca primarie:

1. I gruppi batterici specifici sono associati alla formazione precoce di adenoma e cancro del colon-retto?
2. Questi batteri possono essere utilizzati come biomarcatori fecali in un programma di screening colorettale per il cancro o essere identificati da biomarcatori sierologici?
3. L'identificazione di batteri specifici può portare a ulteriori studi sulla possibile genesi dell'insorgenza e della crescita del cancro del colon-retto?

Domande di ricerca secondarie:

1. I set batterici specifici sono associati a IBD e diverticolosi e possono essere utilizzati come biomarcatori fecali o sierologici per la malattia?
2. Il trattamento di questi batteri o dei loro metaboliti può ridurre l'incidenza di morbilità in relazione a IBD o diverticolite (infiammazione nei diverticoli)?

Popolazione di studio e implementazione

Fase 1: (2017) -2018. Durante un anno, tutti i pazienti in attesa di colonscopia presso l'ospedale di Danderyd (dimensione del campione = 2500 pazienti) saranno consecutivamente invitati a partecipare allo studio ea dare il consenso informato.

Criteri di esclusione: rischio di sanguinamento (definito come rapporto internazionale normalizzato (INR) > 1,6), demenza grave o incapacità di comprendere le informazioni e prendere una decisione informata sulla partecipazione.

I pazienti che accettano di partecipare riceveranno una lettera informativa sullo studio per posta (2-3 settimane prima della colonscopia). Inoltre tutti i pazienti riceveranno anche una telefonata come promemoria dello studio. Prima della preparazione intestinale, ai pazienti verrà chiesto di lasciare un campione di feci che verrà conservato per la coltura. Ai partecipanti allo studio verrà inoltre chiesto di completare un questionario convalidato su anamnesi, malattie precedenti, dieta, abitudini di vita, precedenti colonscopie e trattamento antibiotico. Immediatamente prima dell'esame colonscopico, verranno prelevati quattro campioni di sangue: due per l'analisi di HbA1c, emoglobina e proteina C-reattiva (CRP) e due per la conservazione presso il robot della biobanca dell'ospedale per la successiva analisi dei biomarcatori.

Durante la colonscopia, verranno prelevati campioni di tessuto dalla mucosa del colon oltre ai normali campioni di tessuto diagnostico:

1. Due biopsie (una per il sequenziamento del DNA, una per la coltura) saranno prelevate da una parte sana della mucosa del colon (preferibilmente nella prima parte del colon) in tutti i pazienti.
2. Quattro biopsie, due (DNA + coltura) da mucosa del colon patologica (polipi (adenomi) / cancro colorettale / IBD/diverticolosi) e due (DNA + coltura) nell'area vicina della mucosa patologica.

Fase 2: 2018-2020.

1. Il rilevamento e l'indagine di batteri biologicamente importanti e dei loro metaboliti (metagenomica e metabolomica (studi dei processi chimici che coinvolgono i metaboliti)) saranno effettuati per ottenere informazioni su specifici geni batterici.
2. Questi dati verranno quindi analizzati statisticamente per qualsiasi associazione con varie condizioni colorettali, aggiustando per confusione ed esposizioni disponibili nelle cartelle cliniche e nel questionario del paziente (vedi sotto). Queste analisi ci forniranno importanti nuove informazioni sui meccanismi patogenetici rilevanti per lo sviluppo del cancro e dell'infiammazione.
3. Sulla base di questi risultati attesi di specifiche composizioni batteriche in relazione alla malattia del colon, è possibile iniziare ad analizzare meccanismi specifici della malattia.
4. Verranno inoltre esplorate le possibilità di utilizzare composizioni batteriche specifiche della malattia come marcatore clinico della malattia del colon. Durante questo sottostudio esamineremo l'associazione tra il microbiota della mucosa e il microbiota nelle feci. Pertanto, i campioni di feci di tutti i pazienti verranno utilizzati per esplorare se questi corrispondono alla composizione batterica della mucosa del colon prelevata dall'area intestinale patologica e sana. Inoltre, i biomarcatori sierologici saranno esaminati in relazione a specifiche composizioni batteriche in campioni di mucosa da mucosa patologica in tutti i pazienti dello studio.

Campioni e analisi I campioni vengono prima conservati e registrati nella biobanca dell'ospedale di Danderyd e successivamente inviati per l'analisi del DNA al laboratorio Science for Life, Karolinska Institutet. L'analisi del DNA (variabili primarie) si riferisce al massiccio sequenziamento parallelo del gene 16S rRNA che fornisce informazioni sulla composizione dei batteri nel campione e sulla quantità relativa di batteri fino al livello del gene. I risultati sono presentati come indice di diversità (indice di diversità Shannon o diversità alfa all'interno dello stesso campione) e analisi Unifrac basata sul software QIIME. Quest'ultima analisi mostra le differenze nella composizione batterica tra i campioni - la cosiddetta diversità beta. Oltre al sequenziamento del 16S, su campioni selezionati verrà eseguito il cosiddetto sequenziamento metagenomico: con questo test si possono anche ottenere informazioni sul contenuto genico batterico specifico e quindi acquisire conoscenze sui meccanismi patogenetici rilevanti per includere lo sviluppo del cancro. Il questionario validato sulle abitudini alimentari e di stile di vita sarà analizzato in relazione all'ambiente microbico (variabile dipendente in questa analisi di laboratorio).