결장직장 신생물이 있거나 없는 린치 증후군(LS) 환자의 분변 미생물 특성 (Microbiote)

최신 기술에 관한 프로젝트의 배경 및 독창성:

대장암(CRC)은 서구 국가에서 암 관련 사망의 두 번째 주요 원인이며 세계적으로 세 번째로 가장 흔한 암입니다. CRC 예방 및 검사는 주요 공중 보건 문제입니다. 결장 직장 발암에 대한 더 나은 지식은 더 나은 예방 및 선별로 이어질 수 있습니다. 시험관 내 또는 설치류에서의 인간 및 실험 데이터의 최근 관찰 데이터는 장내 미생물군이 CRC 병인에 기여할 수 있음을 보여주었습니다.

이 제안은 결장직장 신생물의 위험이 높고 잘 특성화된 환경 위험 요인, 특히 식이 요인이 있는 린치 증후군(Lynch syndrome, LS) 환자의 코호트에서 CRC 발암에서 장내 미생물의 역할을 평가할 수 있게 합니다.

미생물군과 CRC 장내 미생물군은 박테리아, 곰팡이, 원생동물, 바이러스 및 박테리오파지로 구성되어 숙주와 공생 및 후생유전학적 관계를 유지하는 복잡한 군집입니다. 장내 미생물군은 숙주의 상황과 유전적 요인에 따라 염증 및 증식 효과를 통해 건강 또는 종양 진행을 촉진할 수 있습니다. 특정 미생물 또는 마이크로바이옴의 가변성은 지난 몇 년 동안 CRC와 연관되었습니다. Fusobacterium nucleatum 및 Porphyromonas gingivalis 서열은 일치하는 정상 대조군 조직에 비해 CRC에서 과도하게 나타나며 림프절 전이와의 양성 연관성이 특징화되었습니다. 산발성 CRC 환자에서 Fusobacterium nucleatum 과발현은 특정 CRC 발암 경로와 관련이 있습니다. 연구에 따르면 CRC 환자에서 Escherichia coli, Bacteroides fragilis 및 Enterococcus faecalis가 증가하는 반면 Clostridiales, Faecalibacterium, Blautia, Bifidobacterium 또는 Lactobacillus 속은 적거나 없었습니다. 시험관 내에서 Fusobacterium nucleatum은 CRC 세포 증식을 촉진합니다. 마우스에서 F. nucleatum 입원 환자 유래 CRC 이종이식편(환자 CRC 샘플이 마우스에 이식됨)의 존재는 종양 성장 속도를 증가시킵니다. 이러한 발견을 설명하는 가능한 메커니즘은 F. nucleatum adhesin, FadA가 CRC 세포 표면의 E-cadherin에 결합하여 발암성 Wnt/β-catenin 신호 전달을 활성화한다는 것입니다. F. nucleatum은 또한 다른 부착물인 Fap2를 통해 억제성 면역 수용체 TIGIT(Ig 및 ITI M도메인이 있는 T 세포 면역 수용체)에 결합함으로써 종양 침윤 림프구 및 자연 살해(NK) 세포의 기능을 변경할 수 있습니다. Fap2는 또한 이당류 모티프[갈락토스N-아세틸-D-갈락토사민(Gal-GalNAc)]에 결합하는데, 이는 많은 종양 세포 유형 및 기타 세포 유형의 표면에서 높은 수준으로 발현되며 F. nucleatum이 CRC 세포. ETBF(Enterotoxigenic Bacteroides fragilis)는 마우스에서 결장직장 발암을 강화하고 ETBF는 인간 CRC 및 전암성 결장 병변을 코팅하는 생물막에서 검출되었습니다. 게놈 섬 폴리케타이드 신타제(pks+)를 발현하는 대장균은 전임상 CRC 모델에서 종양 형성을 강화하고 인간 CRC 조직이 풍부합니다. pks+ 대장균은 DNA를 알킬화하여 결장 상피 세포에서 DNA 부가물을 생성하는 제노톡신 콜리박틴을 생성합니다.

박테리아 대사 산물도 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 식이 섬유 및 저항성 전분의 발효를 통해 Firmicutes 문의 특정 구성원에 의해서만 생성될 수 있는 부티레이트는 염증, 상피 증식 및 세포자살을 조절할 수 있습니다. 황화수소는 또한 중요한 조절 대사산물입니다.

장내 미생물의 복잡성과 장내 미생물 간의 관계는 지금까지 종양 진행에 대한 특정 박테리아 서명을 강조하지 않습니다. 그렇다면 장내 미생물총이 숙주의 CRC 병인에 실제로 어떻게 기여하는지는 완전히 이해되지 않았습니다.

CRC 및 린치 증후군 LS는 가장 흔한 가족성 CRC 증후군입니다. 암 가족력은 이러한 고위험 개인을 식별하는 중요한 방법입니다. DNA 불일치 복구(MMR) 유전자 MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 중 하나 또는 EPCAM 유전자 중 하나에서 생식계열 변이의 유전은 CRC 및 기타 결장외 관련 암의 높은 위험을 유발합니다. 최근 연구에 따르면 CRC 진단의 평균 연령은 61세이고 평생 CRC 위험은 여성의 경우 52%, 남성의 경우 69%입니다. 특정 발암 경로는 LS 신생물에서 특성화됩니다.

LS 환자는 전암성 병변을 비진행성 또는 진행성 선종 및 톱니 모양 폴립으로 나타내어 이를 감지하고 제거해야 합니다. CRC의 위험은 어떤 불일치 복구 유전자가 돌연변이되었는지에 따라 다릅니다. MSH6 및 PMS2 생식계열 돌연변이는 CRC의 후기 개시와 함께 낮은 위험과 연관됩니다.

환경 요인(식이 요인, 운동, 비만, 담배 및 알코올 섭취 등)도 LS 발암에 관여합니다. LS 환자에게는 연간 또는 연 2회 대장내시경을 포함한 정기적인 감시가 권장됩니다.

아스피린 CRC 화학예방 화학예방은 이러한 고위험 환자에게 비용 효율적인 개입을 나타낼 가능성이 있으며 대장내시경 감시를 지연시킬 수 있습니다. 여러 역학 연구에서 저용량 아스피린(75~300mg/d)을 정기적으로 사용하면 산발성 결장 폴립과 CRC 위험이 20~30% 감소하는 것으로 나타났습니다. 7건의 무작위 대조 시험(RCT) 중 5건에서 신생물 재발의 유의미한 감소가 나타났으며, 이 중 4건의 메타 분석에서는 산발성 결장직장 용종 재발이 감소한 것으로 나타났습니다. 그러나 당뇨병 환자에 대한 최근의 대규모 무작위 연구에서 아스피린은 낮은 CRC 발생률과 관련이 없었습니다.

관찰 대규모 연구는 또한 LS에서 예방 아스피린 효과를 제안합니다. 매일 600mg 아스피린(하루 300mg)을 투여받은 LS 환자를 대상으로 한 Colorectal Adenoma/Carcinoma Prevention Program 2(CAPP2) 연구의 1차 분석에서는 CCR 신생물의 유의한 감소가 나타나지 않았습니다. 그러나 연장된 추적(평균 56개월) 후 미리 계획된 2차 분석에서 아스피린 그룹(HR=0.41; 95% CI, 0.32-0.99). 본 연구에서는 대장암의 발견율이 낮아 내시경적 추적관찰이 적절하지 못하였다. 따라서 아스피린의 만성적 사용은 가능한 부작용(출혈)과 관련이 있기 때문에 아스피린의 실제 효과와 임상적 이점은 LS 환자에서 여전히 통합되어야 합니다.

AAS-Lynch 연구 AAS-Lynch 연구는 진행 중인 전향적 다기관(n=37), 이중 맹검, 위약 대조, 무작위 임상 시험으로 매일 아스피린을 100 또는 300mg 용량으로 위약과 비교하여 조사하도록 설계되었습니다. 75세 미만의 LS 환자에서 대장 선종의 발생 또는 재발을 감소시킬 것입니다. 1차 종점은 용종을 완전히 제거한 초기 결장 제거 후 및 치료 개시 후 48개월에 색내시경으로 발견된 선종이 하나 이상인 환자의 수입니다. 2차 종점은 첫 번째 선종의 출현과 치료 시작 사이의 지연, 색내시경으로 측정한 선종 폴립 부하, 영향을 받는 유전자(MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 또는 기타), 무정형 톱니모양 선종 부담, 예정된 감시 대장내시경에서 진단된 대장암, 간격 대장암(두 대장내시경 사이에 진단됨). 추적 관찰 동안 수행된 대장내시경 횟수, 장 세정의 질, 물집에 남아있는 정제에 의해 평가된 관찰 준수 및 부작용이 모니터링됩니다. 무작위화 및 연구 종료 시 대변 수집, 압지에 혈액 방울 수집, SF36 설문지를 사용한 삶의 질, 검증된 음식 빈도 설문지(SU-VI-MAX2, U557 INSERM) 및 신체 활동 설문지를 수행합니다.

가설, 주요 목표(들) 및 종점(들) 장내 미생물군은 CRC 발암의 주요 역할을 하는 것으로 보입니다. CRC 발암에서 미생물의 역할에 대한 더 나은 지식은 특히 고위험 LS 환자뿐만 아니라 표준 위험 환자에서 더 나은 예방 및 감시로 이어질 수 있습니다.

이 연구의 주요 목적은 LS 환자의 CRC 발암에서 metagenomic 분석을 사용하여 장내 미생물의 역할을 평가하는 것입니다. AAS-LYNCH 연구 설계 설계는 잘 특성화된 관련 식이 위험 요인 및 기타 생활 양식 요인, 관련 유전자 및 신생물 관련 경로에 따라 환자의 선종 출현 또는 재발에서 장내 미생물군의 역할을 평가할 수 있게 합니다.

1차 목적 이전에 선종이 없는 LS 환자와 AAS-Lynch 연구에 포함된 선종 또는 선종의 병력이 있는 LS 환자의 분변 미생물 다양성을 비교하는 것입니다.

보조 목표

다음에 따른 metagenomic 분석을 사용하여 장내 미생물 다양성의 차이를 설명합니다.

• 관련 LS 유전자(MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 또는 EPCAM 유전자)
• 선종 유형(진행성 또는 비진행성 선종) 및 톱니 모양 폴립의 존재
• 다이어트, 식이 패턴 사용(선험적 및 사후적 패턴)
• 기타 생활습관 요인 : BMI, 신체활동, 음주, 담배

관점(본 출원에 포함되지 않음):

결장 초기 제거 후 선종 재발이 30%로 예상되는 경우, 48개월 추적 조사를 통해 선종 재발에 따른 메타게놈 분석을 특징으로 하는 장내 미생물의 차이를 탐색할 수 있습니다. 새로운 배설물 수집에 대한 48개월 추적 조사를 통해 아스피린 노출에 따른 장내 미생물의 차이를 설명할 수도 있습니다. 이러한 평가에는 추가 자금이 필요하지 않습니다.

UK-CAPP 그룹이 조정한 LS 환자의 화학적 예방 아스피린 효과를 평가하는 연구가 유사한 디자인으로 진행 중이지만 위약 그룹과 다른 종점은 없습니다. 최종 공유 분석이 논의되었습니다. LS와 관련된 배설물 미생물총의 국제적 변이에 대한 평가가 이 그룹과 논의될 것입니다.

1차 종점(1차 목적과 연결됨) 이 연구는 AAS-Lynch 연구에 포함될 때 이전 선종이 없는 LS 환자와 AAS-Lynch 연구에 포함될 때 선종 또는 선종의 병력이 있는 LS 환자 사이의 분변 미생물 풍부도 및 구성 차이를 비교할 것입니다.

2차 목표(2차 목표에 연결됨)

장내 미생물 구성(metagenomic 분석에 의해 평가된 분류학적, 기능적 및 풍부함)은 다음과 같이 설명됩니다.

• 관련 LS 유전자(MLH1, MSH2, MSH6, PMS2 또는 EPCAM 유전자)
• 선종 유형(진행성 또는 비진행성 선종) 및 톱니 모양 폴립의 존재
• 다이어트, 식이 패턴 사용(선험적 및 사후적 패턴)
• 기타 생활습관 요인 : BMI, 신체활동, 음주, 담배

방법론 및 수행할 작업을 설명하는 프로젝트 계획:

• WP 1. 프로젝트 준비, 규제 문제 및 배설물 처리
• WP 2. 사회 인구학적, 라이프스타일 및 영양 데이터 품질 검증, 영양 데이터 관리.
• WP 3. Microbiota metagenomic 연구 및 데이터 분석
• WP 4. 최종회의 및 보고, 출판을 위한 제출

중개 연구의 예상 결과 및 과학 및 의학적 잠재적 영향:

대장암(CRC)은 서구 국가에서 암 관련 사망의 두 번째 주요 원인입니다. CRC 예방 및 검사는 주요 공중 보건 문제입니다. CRC 발암에서 장내 미생물총의 역할에 대한 더 나은 지식은 더 나은 감시와 함께 CRC 위험에 대한 더 나은 설명에 기여할 수 있습니다.

특정 미생물 또는 유전적으로 변형된 미생물을 사용하는 프리바이오틱 또는 프로바이오틱 요법과 같은 중재 요법도 가까운 미래에 예방 도구로 간주될 수 있습니다.