結腸の微生物学的環境と結腸直腸疾患との関連

プロジェクトの説明 全体的な仮説: 結腸の微生物環境は、腸の病理学と相関し、結腸直腸疾患の発症と進行に関連しています。

研究課題と成果:

フェーズ 1 (1 年目、仮説生成フェーズ) では、特定の細菌と次の疾患との関連性が調査されます: 結腸直腸疾患 (結腸直腸癌/ポリープ、腺腫 (前癌病変)、炎症性腸疾患 (IBD) および憩室症) .

リサーチクエスチョン:

1. 腺腫/結腸直腸腺癌、IBD、および憩室症を伴う組織内およびその周囲の腸粘膜の微小環境は、健康な粘膜とは異なる細菌セットで定着していますか?
2. 年齢、性別、生活/食習慣はさまざまなタイプの細菌組成に影響を与えますか?

フェーズ 2 (2 ～ 3 年) では、スクリーニング ツールとして使用できる特定の細菌バイオ マーカーを特定し、結腸直腸疾患の将来の新しい治療法の土台を築くことを目指しています。

主な研究課題:

1. 特定の細菌セットは、腺腫および結腸直腸癌の早期形成に関連していますか?
2. これらの細菌は、癌の結腸直腸スクリーニングプログラムで糞便バイオマーカーとして使用できますか、または血清学的バイオマーカーによって識別できますか?
3. 特定の細菌の同定は、結腸直腸癌の発生と成長の可能性のある起源に関するさらなる研究につながる可能性がありますか?

二次的な研究課題:

1. 特定の細菌セットは IBD および憩室症に関連しており、それらは疾患の糞便または血清学的バイオマーカーとして使用できますか?
2. これらの細菌またはその代謝産物の治療は、IBD または憩室炎 (憩室の炎症) に関連する罹患率の発生を減らすことができますか?

研究対象と実施

フェーズ 1: (2017) -2018. 1年間、Danderyd病院で大腸内視鏡検査が予定されているすべての患者（サンプルサイズ= 2500人の患者）は、研究に参加し、インフォームドコンセントを与えるように連続して招待されます。

除外基準：出血リスク（国際正規化比（INR）> 1.6として定義）、重度の認知症、または情報を理解できず、参加について十分な情報に基づいた決定を下すことができない。

参加に同意した患者は、研究に関する情報レターを郵送で受け取ります (大腸内視鏡検査の 2 ～ 3 週間前)。 さらに、すべての患者は、研究のリマインダーとして電話を受けることもあります。 腸の準備の前に、患者は培養のために保存される糞便サンプルを残すように求められます。 研究参加者はまた、病歴、以前の病気、食事、生活習慣、以前の大腸内視鏡検査および抗生物質治療に関する有効なアンケートに記入するよう求められます。 結腸内視鏡検査の直前に、4 つの血液サンプルが採取されます。2 つは HbA1c、ヘモグロビン、および C 反応性タンパク質 (CRP) の分析用で、2 つは病院のバイオバンク ロボットでバイオマーカーの後の分析用に保管するためです。

結腸内視鏡検査では、通常の診断組織サンプルに加えて、結腸粘膜から組織サンプルが採取されます。

1. すべての患者の結腸粘膜の健康な部分（できれば結腸の最初の部分）から 2 つの生検（1 つは DNA 配列決定用、もう 1 つは培養用）を採取します。
2. 病理学的結腸粘膜（ポリープ（腺腫）/結腸直腸癌/IBD/憩室症）からの2つ（DNA +培養）および病理学的粘膜の近くの領域での2つ（DNA +培養）の4つの生検。

フェーズ 2: 2018 年から 2020 年。

1. 生物学的に重要な細菌とその代謝物の検出と調査（メタゲノミクスとメタボロミクス（代謝物が関与する化学プロセスの研究））は、特定の細菌遺伝子に関する情報のために行われます。
2. このデータは、さまざまな結腸直腸の状態との関連性について統計的に分析され、医療記録や患者アンケートで利用可能な交絡や曝露を調整します（下記参照）。 これらの分析は、癌と炎症の発症に関連する病原性メカニズムに関する重要な新しい情報を提供してくれます。
3. 結腸疾患に関連する特定の細菌組成のこれらの予想される発見に基づいて、特定の疾患メカニズムの分析を開始できます。
4. 結腸疾患の臨床マーカーとして疾患特異的細菌組成物を使用する可能性も探る。 このサブスタディでは、粘膜微生物叢と糞便中の微生物叢との関連を調べます。 したがって、すべての患者からの便サンプルを使用して、これらが病的および健康な腸領域からサンプリングされた結腸粘膜の細菌組成に対応するかどうかを調査します。 さらに、血清学的バイオマーカーは、すべての研究患者の病理学的粘膜からの粘膜サンプル中の特定の細菌組成に関連して調べられます。

サンプルと分析 サンプルは最初にダンデリッド病院のバイオバンクに保存および記録され、その後、カロリンスカ研究所の生命科学研究所で DNA 分析のために送られます。 DNA 分析 (主要な変数) は、16S rRNA 遺伝子の大規模な並列配列決定に関連しており、サンプル中の細菌の組成と遺伝子レベルまでの細菌の相対量に関する情報を提供します。 結果は、多様性指数 (同じサンプル内のシャノン多様性指数またはアルファ多様性) およびソフトウェア QIIME に基づく Unifrac 分析として提示されます。 後者の分析は、サンプル間の細菌組成の違い、いわゆるベータ多様性を示しています。 16S シーケンスに加えて、いわゆるメタゲノム シーケンスが選択されたサンプルに対して実行されます。このアッセイでは、特定の細菌遺伝子の内容に関する情報も得られるため、癌の発生を含む関連性のある病原メカニズムの知識を得ることができます。 食事と生活習慣に関する検証済みのアンケートは、微生物環境に関連して分析されます (この実験室分析の従属変数)。