Esposizione chimica che altera il sistema endocrino e cancro ai testicoli (DISRUPT)

Obiettivi e sfondo Ipotesi: L'ipotesi centrale è che il cancro ai testicoli abbia un'origine fetale e che l'esposizione a sostanze chimiche che alterano il sistema endocrino (EDC) svolga un ruolo fondamentale nella programmazione di questa malattia attraverso l'interruzione del naturale equilibrio estrogeno/androgeno in utero e la disregolazione del il controllo epigenetico dell'espressione genica all'interno di una finestra temporale di mascolinizzazione critica della differenziazione testicolare nel feto maschio in via di sviluppo dalle settimane gestazionali 8-14. Non ci sarà nessun (nuovo) intervento medico, nessuna nuova raccolta di materiale biologico e nessun altro sforzo sulle madri o sui figli che hanno già presentato il materiale biologico.

Obiettivi: l'obiettivo generale di questa proposta è fornire prove uniche relative all'esposizione prenatale all'EDC al rischio di cancro ai testicoli nella prole maschile. Il progetto si concentrerà sulle esposizioni che si verificano nella vita fetale quantificate direttamente utilizzando campioni di siero e liquido amniotico raccolti dalle madri mentre erano incinte con i giovani che ora hanno un'età compresa tra 21 e 40 anni. Inoltre, gli investigatori useranno macchie di sangue secco del tallone raccolte dai neonati entro 5 giorni dalla nascita. Solo dieci studi hanno indagato i fattori di rischio ambientale e il cancro ai testicoli. Questi erano piccoli e affrontavano l'esposizione continua di EDC negli adulti (spesso dopo la diagnosi); non riflette i livelli di esposizione nella finestra temporale critica nei primi anni di vita. Questo progetto si concentrerà sulle esposizioni che si verificano nella vita fetale e con la presente affronterà per la prima volta l'ipotesi dell'interruzione del sistema endocrino rispetto al cancro ai testicoli in un ampio studio epidemiologico. Gli obiettivi specifici sono studiare il rischio di cancro ai testicoli in seguito all'esposizione in utero a EDC tra cui DDE (1,1-bis-(4-clorofenil)-2,2-dicloroetene) (principale metabolita del DDT), sostanze alchiliche perfluorurate, ftalati, triclosan e cotinina (metabolita della nicotina). Questi composti sono selezionati a causa della presenza ambientale ubiquitaria, del rilevamento negli esseri umani con evidenza di trasferimento sulla placenta e delle loro proprietà di interferenza endocrina. Pertanto, il completamento con successo di questo studio avrà un impatto importante sull'evidenza epidemiologica nella salute riproduttiva maschile.

Sfondo: Sebbene sia un tumore raro nella popolazione generale, il cancro ai testicoli è il tumore maligno più comune negli uomini di età compresa tra 20 e 40 anni in tutto il mondo, rappresentando circa il 60% di tutti i tumori diagnosticati per gli uomini in questa fascia di età. L'incidenza di questo cancro è aumentata di parecchie volte in tutti i paesi industrializzati durante il XX secolo. Le ragioni di questa tendenza rimangono in gran parte sconosciute e non possono essere spiegate da fattori di rischio consolidati tra cui criptorchidismo, etnia caucasica o storia personale/familiare del cancro. Le esposizioni ambientali a sostanze chimiche che interrompono il naturale equilibrio ormonale in utero entro un periodo critico di differenziazione testicolare nel feto maschio in via di sviluppo possono svolgere un ruolo e ciò è supportato dall'evoluzione dei tassi di incidenza tra le popolazioni migranti di prima e seconda generazione. Inoltre, anche le grandi variazioni geografiche dell'incidenza nei diversi paesi europei e il possibile aumento dell'esposizione ambientale a xenobiotici endocrini attivi nello stesso periodo nei paesi industrializzati lo confermano. Dato il picco di incidenza di questo cancro nei giovani uomini e il fatto che il cancro ai testicoli (sia seminomi che non seminomi) si sviluppa attraverso un precursore comune - le cellule di carcinoma in situ di origine fetale; è stato anche ipotizzato il ruolo delle esposizioni precoci, durante le finestre temporali critiche della differenziazione testicolare. Ciò fa parte di un'ipotesi chiamata sindrome da disgenesia testicolare, che propone un'origine comune dei disturbi riproduttivi maschili all'interno della vita fetale derivanti da una programmazione disturbata dello sviluppo degli organi riproduttivi maschili a seguito dell'interruzione endocrina da composti esogeni.

Sfide e ostacoli La rarità del cancro ai testicoli nella popolazione, il lungo intervallo di tempo tra il presunto periodo sensibile durante lo sviluppo fetale e l'aspetto clinico e la mancanza fino ad oggi di modelli animali appropriati per il cancro ai testicoli hanno ostacolato la comprensione dei fattori coinvolti nello sviluppo di questo cancro Pertanto, è necessaria una ricerca con dati affidabili basati sulla valutazione dell'esposizione quantificata in campioni biologici prenatali, che sono considerati il ​​gold standard per la valutazione dell'esposizione. Esiste un'evidente lacuna nella conoscenza delle prove a sostegno o confutazione del ruolo degli EDC nell'origine fetale del cancro ai testicoli. Sulla base della quantificazione delle esposizioni di EDC in campioni biologici raccolti durante la gravidanza e dell'accertamento dei risultati in registri danesi completi e di alta qualità a livello nazionale, questo studio fornirà dati senza precedenti sul rischio di cancro ai testicoli in seguito all'esposizione prenatale agli EDC.

Biobanca unica (già costituita). A tutte le donne danesi viene offerto uno screening gratuito per malattie congenite e difetti cromosomici nella prole nel primo trimestre di gravidanza, consistente in un'ecografia e un campione di liquido/sangue amniotico. I campioni di 128.702 donne incinte sottoposte a screening sono stati conservati per scopi di ricerca nella biobanca nazionale danese, nel periodo 1976-2004. Entro 7 giorni dalla nascita tutti i bambini nati vivi nati da queste donne sono stati prelevati campioni di sangue dal tallone e conservati come macchie di sangue essiccato presso la stessa biobanca nazionale danese. Questa raccolta di sangue del tallone fa parte dello screening nazionale danese per le malattie congenite.

L'infrastruttura unica dei registri danesi. In Danimarca, le informazioni su nascite, decessi, immigrazione ed emigrazione, incidenza delle malattie, istruzione e condizioni sociali sono state raccolte nei registri nazionali per diversi decenni e sono disponibili dati di alta qualità con una copertura completa dell'intera popolazione, offrendo grandi possibilità per l'analisi epidemiologica a livello nazionale. studi sugli effetti sulla salute correlati alle esposizioni ambientali e allo stile di vita che non sono fattibili nella maggior parte degli altri paesi. In ogni registro le persone sono identificate ciascuna da un numero univoco, chiamato numero CPR. Questo numero è stato assegnato a tutti i residenti in Danimarca dall'istituzione del sistema di registrazione civile danese (CRS) nel 1968 e consente un collegamento accurato tra i registri. Utilizzando questa infrastruttura, gli investigatori possono identificare: (i) Studiare i partecipanti collegando le madri che hanno fornito sangue e liquido amniotico ai loro figli nati vivi che hanno fornito il sangue del tallone alla nascita. Utilizzando il numero CPR della madre collegato ai suoi campioni nella biobanca nazionale danese presso lo Staten Serum Institute, gli investigatori possono rintracciare il numero CPR di suo figlio nel registro delle nascite mediche danese (MBR). L'MBR contiene informazioni su tutti i nati vivi e nati morti in Danimarca dal 1973, nonché informazioni sui difetti congeniti incluso il criptorchidismo dei figli nati vivi. Inoltre, l'MBR contiene informazioni su peso, altezza, età ed etnia della madre, nonché età, etnia e numero di RCP del padre. (ii) Tutti i figli che hanno sviluppato il cancro in età avanzata con accuratezza e copertura completa. Utilizzando il Danish Cancer Registry (DCR), che è un registro basato sulla popolazione contenente dati sull'incidenza di tutti i tumori dal 1943, noto per accuratezza e copertura completa, gli investigatori identificheranno tutti i casi di cancro ai testicoli tra i figli nati vivi ( dai 22 ai 45 anni). (iii) Storia familiare di cancro ai testicoli con accuratezza e copertura completa. Utilizzando il DCR e il numero CPR del padre, i ricercatori tracceranno la storia familiare della malattia testicolare, un noto fattore di rischio per il cancro ai testicoli nella prole [72]. Tutti gli altri tumori saranno accertati per i casi-controllo. I controlli inclusi sono privi di tutti i tumori e saranno esclusi i casi con un altro tumore prima dell'insorgenza del cancro ai testicoli.

Previsto impatto scientifico e sulla salute pubblica di questa proposta. Il contributo scientifico complessivo del progetto proposto consiste nel fornire dati sull'uomo agli scienziati, consentendo loro di confermare o confutare se l'esposizione fetale agli EDC sia associata a un aumento del rischio di cancro ai testicoli nella prole. Attualmente c'è poco che le donne incinte (e altri) possano fare per evitare l'esposizione agli EDC, che molto spesso sono inquinanti "invisibili" nel cibo, nei cosmetici, nel clima interno, nell'aria e nell'acqua. Se lo studio confuta le associazioni, ciò potrebbe alleviare la preoccupazione e se un'associazione viene confermata, le prove potrebbero aiutare i governi e le agenzie di protezione ambientale a introdurre nuove politiche in grado di proteggere le popolazioni vulnerabili negli ambienti domestici, nelle scuole e nei luoghi di lavoro o implementare programmi educativi per le donne incinte in modo tale che possono adottare misure ragionevoli per ridurre la loro esposizione.

Metodi Il progetto si avvarrà di campioni materni (siero, liquido amniotico) e neonati (sangue essiccato del tallone) conservati presso la Danish National Biobank (cfr. biobanca). Design (case control nidificato).

Tre controlli sono abbinati a ciascun caso. I controlli sono privi di qualsiasi cancro e abbinati per età materna e paterna, mese di calendario del campione di sangue, etnia ed età e indirizzo al momento della diagnosi del cancro. Queste informazioni insieme alla storia familiare di cancro ai testicoli, alla storia di qualsiasi cancro nella popolazione caso-controllo e ad altre potenziali variabili confondenti determinate a priori saranno ottenute dai registri nazionali Valutazione dell'esposizione (esposizione fetale agli EDC). Due subappaltatori eseguiranno tutte le analisi chimiche dei livelli materni di EDC selezionati in campioni biologici.

Profilazione metabolomica. Il gruppo di ricerca sulla metabolomica presso il centro danese per lo screening neonatale presso lo Statens Serum Institut eseguirà l'analisi del metaboloma delle macchie di sangue essiccato. Per l'estrazione verrà utilizzato un punch di 3,2 mm di diametro della macchia di sangue essiccato neonatale di ciascun bambino. Utilizzando flussi di lavoro analitici e computazionali precedentemente introdotti e applicati dal gruppo, verrà misurata un'ampia gamma di diverse migliaia di metaboliti endogeni ed esogeni. I dati saranno preelaborati e le caratteristiche spettrali di massa saranno annotate alle strutture chimiche utilizzando flussi di lavoro metabolomici computazionali forniti attraverso la piattaforma GNPS (Global Natural Products Social Molecular networking) guidata dalla comunità. I profili dei metaboliti risultanti verranno utilizzati per l'analisi statistica per identificare i metaboliti espressi in modo differenziato tra casi e controlli utilizzando diversi algoritmi interni in R e Python. Accertamento dell'esito (tumore ai testicoli). Utilizzando il numero CPR, gli investigatori collegheranno i figli al DCR per estrarre dati sulla prima occorrenza di cancro ai testicoli. I controlli sono esenti da cancro e criptorchidismo. Saranno esclusi i casi con diagnosi di cancro prima del cancro ai testicoli. La durata del progetto è di 60 mesi.

Analisi statistica Popolazione. I ricercatori si aspettano 175 casi di cancro ai testicoli (sia seminomi che non seminomi poiché questi hanno un precursore fetale comune) all'interno di questa popolazione di figli. Ogni caso sarà abbinato a tre controlli per una popolazione totale di 700 uomini.

Analisi statistiche. Saranno utilizzati modelli di regressione logistica per stimare il rischio e gli intervalli di confidenza al 95% (IC) relativi alle concentrazioni di composti con il rischio di cancro ai testicoli. Le analisi saranno effettuate per singoli composti, gruppi di composti ove pertinente (PFAS totali e ftalati totali) e miscele di composti. I dati saranno analizzati con e senza aggiustamento per variabili potenzialmente confondenti determinate a priori, tra cui il BMI delle madri al momento della nascita del figlio, storia di cancro ai testicoli e livelli sierici di cotinina (marcatore del fumo) aggiustati per la settimana di campionamento gestazionale.

Profilazione metabolomica. La variazione complessiva nel metaboloma correlato al cancro ai testicoli sarà valutata utilizzando metodi statistici multivariati come l'analisi delle coordinate principali e l'analisi della varianza multivariata permutazionale (PERMANOVA).