대장의 미생물학적 환경과 대장질환의 연관성

프로젝트 설명 전체 가설: 결장 미생물 환경은 장 병리와 관련이 있으며 결장직장 질환의 발생 및 진행과 관련이 있습니다.

연구 질문 및 결과:

1상(1년 차, 가설 생성 단계)에서는 특정 박테리아와 다음 질병 간의 연관성을 조사할 예정입니다. .

연구 질문:

1. 선종/결장직장 선암종, IBD 및 게실증이 있는 조직 내부 및 주변 장 점막의 미세 환경이 건강한 점막과 다른 박테리아 세트로 식민지화되어 있습니까?
2. 연령, 성별, 생활/식습관이 다양한 유형의 세균 구성에 영향을 줍니까?

2상(2-3년차)에서는 스크리닝 도구로 사용할 수 있는 특정 박테리아 바이오마커를 식별하고 향후 대장 질환에 대한 새로운 치료법을 위한 토대를 마련하는 것을 목표로 합니다.

주요 연구 질문:

1. 선종 및 결장직장암의 조기 형성과 관련된 특정 박테리아 세트가 있습니까?
2. 이 박테리아를 암에 대한 결장직장 선별 프로그램에서 대변 바이오마커로 사용하거나 혈청학적 바이오마커로 식별할 수 있습니까?
3. 특정 박테리아의 식별이 대장암의 출현과 성장의 가능한 기원에 대한 추가 연구로 이어질 수 있습니까?

보조 연구 질문:

1. IBD 및 게실증과 관련된 특정 박테리아 세트가 있으며 질병에 대한 분변 또는 혈청학적 바이오마커로 사용할 수 있습니까?
2. 이러한 박테리아 또는 그 대사산물을 치료하면 IBD 또는 게실염(게실의 염증)과 관련된 이환율을 줄일 수 있습니까?

연구 인구 및 구현

1단계: (2017) -2018. 1년 동안 Danderyd's Hospital에서 대장내시경 검사를 받기로 예정된 모든 환자(샘플 크기 = 2500명의 환자)는 연구에 참여하고 정보에 입각한 동의를 제공하도록 연속적으로 초대됩니다.

제외 기준: 출혈 위험(국제 정상화 비율(INR) > 1.6으로 정의됨), 중증 치매 또는 참여에 대한 정보를 이해하고 정보에 입각한 결정을 내릴 수 없음.

참여에 동의한 환자는 우편으로 연구에 대한 정보 편지를 받게 됩니다(대장경 검사 2-3주 전). 또한 모든 환자는 연구를 상기시키기 위해 전화를 받게 됩니다. 장 준비 전에 환자는 배양을 위해 저장할 대변 샘플을 남겨 두도록 요청받을 것입니다. 연구 참가자는 또한 병력, 이전 질병, 식이, 생활 습관, 이전 대장 내시경 및 항생제 치료에 대한 검증된 설문지를 작성해야 합니다. 대장내시경 검사 직전에 4개의 혈액 샘플을 채취합니다. 2개는 HbA1c, 헤모글로빈 및 C 반응성 단백질(CRP) 분석을 위한 것이고 2개는 추후 바이오마커 분석을 위해 병원의 바이오뱅크 로봇에 보관할 것입니다.

대장 내시경 검사 동안 일상적인 진단 조직 샘플 외에 조직 샘플을 결장 점막에서 채취합니다.

1. 모든 환자의 결장 점막의 건강한 부분(바람직하게는 결장의 첫 번째 부분)에서 2개의 생검(DNA 시퀀싱용 1개, 배양용 1개)을 채취합니다.
2. 4개의 생검, 병리학적 결장 점막(폴립(선종)/결장직장암/IBD/게실증)에서 2개(DNA + 배양) 및 병리학적 점막의 인근 영역에서 2개(DNA + 배양).

2단계: 2018-2020.

1. 특정 박테리아 유전자에 대한 정보를 얻기 위해 생물학적으로 중요한 박테리아와 그 대사체의 검출 및 조사(metagenomics 및 metabolomics(대사체를 포함하는 화학 과정 연구))가 수행됩니다.
2. 그런 다음 이 데이터는 다양한 결장 직장 상태와의 연관성에 대해 통계적으로 분석되어 의료 기록 및 환자 설문지(아래 참조)에서 사용할 수 있는 교란 및 노출을 조정합니다. 이러한 분석은 암 및 염증 발생과 관련된 병원성 메커니즘에 대한 중요한 새로운 정보를 제공할 것입니다.
3. 결장 질환과 관련된 특정 박테리아 구성의 이러한 예상 결과를 기반으로 특정 질병 메커니즘이 분석되기 시작할 수 있습니다.
4. 결장 질환의 임상 마커로서 질병 특이적 박테리아 조성물을 사용하는 가능성도 탐구될 것입니다. 이 하위 연구 동안 우리는 점막 미생물군과 대변의 미생물군 사이의 연관성을 살펴볼 것입니다. 따라서 모든 환자의 대변 샘플은 이것이 병리학적 및 건강한 장 영역에서 샘플링된 결장 점막의 박테리아 구성에 해당하는지 여부를 조사하는 데 사용될 것입니다. 또한, 혈청학적 바이오마커는 모든 연구 환자의 병리학적 점막으로부터의 점막 샘플에서 특정 박테리아 조성과 관련하여 검사될 것입니다.

샘플 및 분석 샘플은 먼저 Danderyd 병원 바이오뱅크에 저장 및 기록된 후 DNA 분석을 위해 Karolinska Institutet의 생명 과학 실험실로 보내집니다. DNA 분석(1차 변수)은 16S rRNA 유전자의 대규모 병렬 시퀀싱과 관련되어 샘플의 박테리아 구성 및 유전자 수준까지 박테리아의 상대적 양에 대한 정보를 제공합니다. 결과는 소프트웨어 QIIME를 기반으로 하는 다양성 지수(Shannon 다양성 지수 또는 동일한 샘플 내의 알파 다양성) 및 Unifrac 분석으로 표시됩니다. 후자의 분석은 샘플 간의 박테리아 구성의 차이(소위 베타 다양성)를 보여줍니다. 16S 시퀀싱 외에도 소위 metagenomic 시퀀싱이 선택된 샘플에서 수행됩니다. 이 분석을 통해 특정 박테리아 유전자 함량에 대한 정보를 얻을 수 있으므로 암 발생과 관련된 병원성 메커니즘에 대한 지식을 얻을 수 있습니다. 식이 및 생활 습관에 대한 검증된 설문지는 미생물 환경(이 실험실 분석의 종속 변수)과 관련하여 분석됩니다.