AIRCARE (Air Pollution and Cancer Research Ecosystem): Centro per la Ricerca Avanzata sulla Salute Ambientale e il Rischio di Cancro al Polmone (AIRCARE)

Studiare la relazione tra PM 2.5 e rischio di cancro al polmone, concentrandosi sugli effetti individuali e cumulativi insieme all'interazione moltiplicativa dell'inquinamento atmosferico con altri fattori di rischio per il cancro al polmone.
Metodologia - Descrizione dello studio Sarà impiegata una combinazione di uno studio di coorte prospettico e uno studio caso-controllo.
La coorte prospettica stabilirà la relazione temporale tra esposizione all'inquinamento atmosferico e incidenza del cancro al polmone.
Lo studio caso-controllo faciliterà una valutazione dettagliata dell'esposizione e l'analisi dei biomarcatori in un sottogruppo della coorte.
Il disegno caso-controllo sarà utilizzato anche per esplorare ulteriormente le interazioni gene-ambiente e valutazioni dettagliate dell'esposizione.

Verranno utilizzati dati prospettici e retrospettivi da cartelle cliniche esistenti, stazioni di monitoraggio ambientale e dalla coorte.
Il work-up clinico dei partecipanti arruolati sarà effettuato secondo un proforma standardizzato (allegato nei documenti aggiuntivi) che conterrà voci relative alla demografia dei partecipanti, alla storia lavorativa e di esposizione, alla storia medica, alla storia del tabagismo, alla storia alcolica, alla storia familiare, alla storia allergica, alla storia precedente di condizioni mediche croniche e alla storia relativa al trattamento non chirurgico di condizioni mediche croniche.
In una coorte longitudinale, i partecipanti saranno seguiti per 3 anni, con valutazioni ripetute dell'esposizione e monitoraggio dei risultati di salute.
I casi di cancro al polmone diagnosticati all'interno della coorte saranno abbinati ai controlli in base a età, sesso e area residenziale.
Area di studio Lo studio sarà condotto presso AIIMS, Delhi, e aree a Delhi e NCR con diversi livelli di esposizione a PM 2.5 e comprenderà regioni con profili socioeconomici e attività industriali diverse per catturare l'eterogeneità dell'esposizione e del rischio.
Lo studio sarà condotto nelle stesse aree geografiche dello studio complessivo AIRCARE, comprendendo regioni urbane e periurbane diverse.
L'area di studio avrà diversi livelli di inquinamento atmosferico (PM2.5, VOC, NOx) e una distribuzione diversificata di altri fattori di rischio (fumo, esposizioni occupazionali, suscettibilità genetica) a Delhi e NCR con infrastrutture di monitoraggio della qualità dell'aria consolidate e profili socioeconomici differenti.
Stima della dimensione del campione e strategia di campionamento I calcoli di potenza saranno eseguiti per determinare la dimensione del campione necessaria per rilevare un aumento clinicamente significativo del rischio di cancro al polmone associato all'esposizione all'inquinamento atmosferico.

Supponendo una prevalenza media del cancro al polmone dell'1.5% in India e un odds di almeno 2 volte per alta esposizione a PM-2.5 oltre il range normale (>37 μg/m³) e un livello alfa di 0.05 con potenza dell'80%, stimiamo di arruolare circa 3230 partecipanti (1615 casi di cancro al polmone e 1615 controlli).
Utilizzeremo i casi di cancro al polmone diagnosticati dal reparto ambulatoriale e dal registro tumori di Delhi (DCR), e i controlli saranno reclutati tra i familiari dei pazienti affetti da cancro al polmone per ottenere una popolazione abbinata in termini di esposizione a PM 2.5.
Piano di implementazione del progetto I casi includeranno pazienti con cancro al polmone (fumatori e non fumatori), presi dall'OPD e dal set di dati DCR.
I controlli saranno familiari di pazienti con cancro al polmone (fumatori e non fumatori).
L'esito primario sarà misurato in termini di incidenza del cancro al polmone confermata istologicamente.
Verranno valutati gli effetti di interazione tra inquinamento atmosferico (PM2.5) e altri fattori di rischio (fumo, consumo di alcol, esposizioni occupazionali, suscettibilità genetica) sull'incidenza del cancro al polmone e il rischio cumulativo di cancro al polmone associato all'esposizione combinata all'inquinamento atmosferico e ad altri fattori di rischio.
Gli esiti secondari saranno misurati con l'impatto degli effetti di interazione sui sottotipi istologici del cancro al polmone, la modificazione del rischio di cancro al polmone da parte di varianti genetiche in presenza di esposizione all'inquinamento atmosferico, i cambiamenti nei profili dei biomarcatori associati a esposizioni combinate e gli effetti sinergici di PM 2.5 e altri fattori di rischio.
Disegno dell'analisi statistica L'esposizione all'inquinamento atmosferico ambientale sarà quantificata utilizzando una combinazione di dati satellitari, monitoraggio a terra e misurazioni individuali dell'esposizione con una misura della concentrazione di PM2.5.
Per lo studio di coorte, verranno utilizzati i modelli di rischi proporzionali di Cox per stimare gli hazard ratio (HR) per l'incidenza e la mortalità del cancro al polmone associati all'esposizione all'inquinamento atmosferico.
Le covariate tempo-dipendenti saranno incluse per tenere conto dei cambiamenti nell'esposizione nel tempo.
L'analisi di sopravvivenza (metodo di Kaplan-Meier) sarà utilizzata per esaminare i risultati di sopravvivenza.
Per lo studio caso-controllo, la regressione logistica sarà utilizzata per stimare gli odds ratio (OR) per il cancro al polmone associati a valutazioni dettagliate dell'esposizione e livelli di biomarcatori.
L'analisi dell'interazione tra inquinanti sarà effettuata utilizzando termini di interazione nei modelli di regressione.
Le analisi di sensibilità saranno condotte per valutare la robustezza dei risultati rispetto a potenziali fattori di confondimento e alla classificazione errata dell'esposizione.
Le relazioni dose-risposta tra esposizione a PM 2.5 e rischio di cancro al polmone saranno esaminate utilizzando variabili di esposizione categoriche e continue.
Le analisi di sottogruppo saranno condotte per esaminare l'effetto dell'inquinamento atmosferico sul rischio di cancro al polmone in diversi sottogruppi demografici (es. età, sesso, stato di fumatore).

sviluppare e validare un modello di stratificazione del rischio basato sull'esposizione a PM-2.5 per lo screening del cancro al polmone.
Disegno dello Studio Questo obiettivo comprenderà fasi di sviluppo e validazione.
Nella fase di sviluppo, utilizzeremo un dataset di coorte retrospettivo o prospettico per sviluppare un modello di previsione del rischio.
Questo processo utilizzerà dati esistenti dallo studio di coorte in corso, o dati storici dai registri tumori e dalle stazioni di monitoraggio della qualità dell'aria.
Il modello sviluppato sarà validato esternamente utilizzando un set di dati indipendente da una popolazione geograficamente distinta.

Questo avrà una nuova coorte o un set di dati separato, che sarà arruolato per la validazione prospettica.
Area di studio Questo sarà condotto presso AIIMS, Delhi, e aree con una vasta gamma di livelli di esposizione a PM2.5 a Delhi e NCR.
Avremo bisogno di una regione geograficamente distinta, all'interno dell'India, con dati indipendenti sull'esposizione a PM2.5 e l'incidenza del cancro al polmone a scopo di validazione.
Questa regione avrà caratteristiche demografiche e ambientali diverse dall'area studiata per lo sviluppo del cancro al polmone, per garantire la validità esterna.
Stima della dimensione del campione e strategia di campionamento Per lo sviluppo del modello, la dimensione del campione sarà determinata in base al numero di casi di cancro al polmone e controlli disponibili nei set di dati retrospettivi/prospettici.
Supponendo una prevalenza media del cancro al polmone dell'1.5% in India e un odds di almeno 2 volte per alta esposizione a PM-2.5 oltre il range normale (>37 μg/m³) e un livello alfa di 0.05 con potenza dell'80%, stimiamo di arruolare circa 3230 partecipanti (1615 casi di cancro al polmone e 1615 controlli).

Strategia di campionamento:

Per lo sviluppo del modello, verranno utilizzati i dati dei pazienti con cancro al polmone presso l'Istituto Dr BR Ambedkar Rotary Cancer Hospital presso AIIMS, Delhi e i dati del registro tumori di Delhi.
Piano di implementazione del progetto L'esito primario sarà misurato in base alla performance del modello di stratificazione del rischio nel predire il rischio di cancro al polmone, valutata dall'area sotto la curva ROC (AUROC), sensibilità e specificità a soglie di rischio predefinite e utilizzando grafici di calibrazione per valutare la concordanza tra rischi previsti e osservati.

Gli esiti secondari saranno misurati in termini di valore predittivo positivo (PPV) e valore predittivo negativo (NPV) del modello, l'impatto del modello sui tassi di rilevamento del cancro al polmone e sulla distribuzione per stadio e la capacità del modello di classificare correttamente il rischio in sottogruppi predefiniti.
Disegno dell'analisi statistica Nelle fasi di sviluppo del modello saranno utilizzati la regressione logistica o algoritmi di apprendimento automatico (es. foreste casuali, gradient boosting) per identificare i predittori del rischio di cancro al polmone, inclusa l'esposizione a PM2.5, fattori demografici e altre variabili rilevanti.
Un modello di previsione del rischio sarà sviluppato utilizzando i predittori selezionati.
La performance del modello sarà valutata utilizzando tecniche di validazione interna, come il bootstrap.
Il modello sviluppato sarà applicato al set di dati di validazione indipendente.
La performance del modello sarà valutata calcolando AUROC, sensibilità, specificità, PPV e NPV.

Grafici di calibrazione saranno generati per valutare visivamente la concordanza tra rischi previsti e osservati.
L'analisi delle curve decisionali sarà condotta per valutare l'utilità clinica del modello.
La performance del modello sarà valutata in sottogruppi predefiniti, come età, sesso e stato di fumatore.
La performance del modello basato su PM2.5 sarà confrontata con le linee guida esistenti per lo screening del cancro al polmone; i risultati per potenziali fattori di confondimento e classificazione errata dell'esposizione.
Pacchetti software statistici come R, SAS e Python saranno utilizzati per l'analisi dei dati.

Identificare biomarcatori per il cancro al polmone associato a PM 2.5.
Disegno dello Studio In questo studio, miriamo a identificare firme molecolari uniche indotte dall'esposizione a PM2.5 utilizzando il sequenziamento di prossima generazione (NGS).
I due gruppi utilizzati in questo studio saranno quello dei fumatori e dei non fumatori.
Il presupposto logico è che entrambi i gruppi hanno un'esposizione a PM 2.5.

La logica del disegno si basa sul fatto che i biomarcatori specifici del cancro al polmone rilevati nel gruppo dei fumatori saranno principalmente attribuibili al fumo, mentre quelli rilevati nel gruppo dei non fumatori possono aiutare a identificare una nuova firma indotta da PM 2.5 nello sviluppo del cancro al polmone.
Nello specifico, le cellule mononucleari del sangue periferico (PBMC) saranno raccolte sia da non fumatori che da pazienti con cancro al polmone per esaminare l'impatto dell'esposizione a PM2.5.
Le PBMC saranno coltivate in vitro, consentendo una corretta propagazione prima dell'esposizione a particelle PM2.5.
Per questo esperimento, PM2.5 sarà ottenuto dal National Physical Laboratory.
Questi campioni di particolato fine saranno utilizzati per esporre le PBMC coltivate per simulare condizioni di esposizione reali.
Dopo l'esposizione, condurremo un sequenziamento mirato di prossima generazione (NGS) per profilare i cambiamenti trascrittomici all'interno di queste cellule.
Il focus principale di questo studio è l'identificazione di geni espressi differenzialmente (DEG) innescati dall'esposizione a PM2.5.
Il confronto sarà fatto tra la risposta delle PBMC di non fumatori e quella dei pazienti con cancro al polmone.
Mutazioni come quelle relative a EGFR e ROS sono note in letteratura per essere associate al cancro al polmone.
L'approccio utilizzato nel presente disegno dello studio consentirà la generazione di una firma molecolare distinta associata all'esposizione a PM2.5, che può rivelare alterazioni genetiche specifiche o biomarcatori rilevanti sia per l'esposizione ambientale che per la patogenesi del cancro al polmone.
L'obiettivo finale è sviluppare una firma genica specifica per PM2.5 che potrebbe servire come potenziale biomarcatore per l'esposizione o la progressione della malattia.
Questo studio potrebbe fornire importanti indicazioni su come PM2.5 influenzi l'espressione genica in modo diverso negli individui sani e nei pazienti con cancro al polmone, contribuendo potenzialmente alla nostra comprensione delle influenze ambientali sullo sviluppo del cancro.
Area di studio Ciò sarà fatto presso il centro oncologico AIIMS, Delhi, e includerà le stesse aree geografiche dello studio complessivo AIRCARE, con accesso alle strutture ospedaliere per la diagnosi del cancro al polmone e la raccolta dei campioni.
Stima della dimensione del campione e strategia di campionamento La dimensione del campione sarà presa sulla base della fattibilità utilizzando le coorti sopra menzionate.
I campioni di sangue periferico sia di non fumatori che di pazienti con cancro al polmone saranno raccolti dopo approvazione etica.
L'isolamento delle PBMC sarà effettuato e il conteggio delle cellule sarà fatto usando un emocitometro o un contatore cellulare automatico.
Effettueremo un test di vitalità cellulare usando Trypan Blue o un reagente simile per garantire che la vitalità sia superiore al 90%.
La coltura di PBMC sarà impostata seguita dalla preparazione e dispersione di PM 2.5.
PM 2.5 sarà esposto alle PBMC.
L'RNA dalle PBMC raccolte sarà isolato usando un kit di estrazione RNA affidabile (es. Qiagen RNeasy Kit o simile).

NGS mirato sarà eseguito.
Utilizzeremo strumenti bioinformatici appropriati per identificare i geni espressi differenzialmente (DEG) tra il gruppo esposto a PM2.5 e il gruppo di controllo e saranno effettuati confronti tra le risposte delle PBMC di non fumatori e pazienti con cancro al polmone per identificare differenze nell'espressione genica.
Saremo in grado di generare firme di PM 2.5 dopo aver identificato i geni che sono costantemente espressi differenzialmente sia nei fumatori che nei non fumatori.
Piano di implementazione del progetto L'esito primario sarà misurato tramite l'identificazione di biomarcatori significativamente associati al cancro al polmone correlato all'inquinamento atmosferico,