Analyse van darmmicroflora gecombineerd met DNA-methylatie in ontlasting om colorectale kanker te detecteren (IMMDC)

Inleiding: Colorectale kanker (CRC) heeft het op twee na hoogste incidentiecijfer en het vierde sterftecijfer ter wereld. In China is CRC de vijfde belangrijkste doodsoorzaak door kanker. Naar leeftijd gestandaardiseerde incidentiecijfers in CRC hebben een opwaartse trend laten zien. Een verwesterde levensstijl, met name fysieke inactiviteit, en een toename van de prevalentie van obesitas in de afgelopen decennia in China kunnen de toename van CRC-incidentie verklaren.

Het overlevingspercentage na 5 jaar voor mensen met CRC is 65%. Overlevingspercentages voor CRC kunnen variëren afhankelijk van verschillende factoren, met name het kankerstadium. Het overlevingspercentage na 5 jaar met CRC in het gelokaliseerde stadium is 90%. Ongeveer 39% van de patiënten wordt in dit vroege stadium gediagnosticeerd. Vanwege het ontbreken van typische klinische symptomen is vroege CRC moeilijk te detecteren en de meeste patiënten bevinden zich al in een vergevorderd stadium wanneer CRC wordt gediagnosticeerd, waardoor de beste interventiefase wordt gemist. Daarom zijn vroege opsporing en vroege behandeling effectieve middelen om de mortaliteit met CRC te verminderen. Screening heeft voordelen, zoals een diagnose in een vroeger stadium, een lagere incidentie van CRC en een lagere mortaliteit.

Op dit moment zijn de belangrijkste screeningsmethoden voor CRC fecaal occult bloedonderzoek en colonoscopie. Colonoscopie is de gouden standaard voor screening op CRC. Traditionele colonoscopie, een invasieve onderzoeksmethode, kan echter niet algemeen worden gebruikt bij het screenen op colorectale neoplasie.

Fecale monsters zijn gemakkelijk te verkrijgen. Het gebruik van feces om CRC te screenen is de huidige onderzoeksconsensus. Volgens de meest recente consensusaanbevelingen in Azië en de Stille Oceaan voor CRC-screening, wordt FIT (fecale immunochemische test) gebruikt om hoogrisicopatiënten te selecteren voor colonoscopie. FIT wordt ook veel gebruikt in andere wereldregio's. De sensitiviteit van FIT is beperkt (0,79; 95% CI, 0,69-0,86), en een recente systematische meta-analyse toonde een grote variatie in gevoeligheid tussen studies. Bovendien kunnen ras- en regionale verschillen de testresultaten beïnvloeden. Daarom zijn de vroege screeningsmethoden nodig die niet-invasief, zeer gevoelig en geschikt voor Chinezen zijn.

Detectie van moleculaire biomarkers in feces voor niet-invasieve diagnose van CRC kan een veelbelovend alternatief zijn voor het detecteren van biomarkers in bloed/plasma in de huidige klinische setting. Afwijkingen in de samenstelling van de darmmicrobiota zijn geïmpliceerd als mogelijk belangrijke oorzaken van CRC. Met het wijdverbreide gebruik van metagenomische sequencing en pyrosequencing in darmmicrobiota-onderzoek, zijn er meer bacteriën gevonden die positief geassocieerd zijn met CRC-incidentie. In een recent onderzoek werd 16S rRNA-sequencing gebruikt om microbiële gemeenschappen in het menselijk darmslijmvlies te classificeren in verschillende stadia van het ontstaan ​​van colorectale tumoren, en Fusobacterium bleek verrijkt te zijn met colorectale tumoren.

Voor CRC is het belangrijkste proces waarbij goedaardige poliepen kwaadaardige tumoren worden de accumulatie van genetische en epigenetische veranderingen die colonepitheelcellen transformeren in colonadenocarcinoomcellen. Deze cellen worden continu uitgescheiden in het colonlumen en vermengd met de ontlasting. Tijdens tumorvorming kunnen epigenetische veranderingen eerder optreden dan mutaties. Deregulering van epigenetische mechanismen speelt een belangrijke rol bij kanker. De meeste epigenetische veranderingen bij kanker worden veroorzaakt door genomische veranderingen in specifieke genen die betrokken zijn bij het beheersen van een van de epigenetische mechanismen. Afwijkende DNA-methylatie van tumorsuppressorgenen induceert abnormale expressie van stroomafwaartse genen, wat een belangrijke stap is in het proces van tumorigenese. methyleringsstatus van DNA-veranderingen tijdens CRC-progressie. Een aantal genmethyleringsafwijkingen geassocieerd met CRC die in recente studies zijn ontdekt, zijn onder meer SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 en SPG20. Bovendien zijn sommige genmutaties gerelateerd aan CRC. TP53- en KRAS-mutaties komen bijvoorbeeld veel voor bij CRC.

In eerder onderzoek ontdekten de onderzoekers dat SEPT9, NDRG4 en SDC2 een hogere frequentie en mate van methylering hadden in tumoren dan in normale of niet-tumor aangrenzende CRC-weefsels, wat aangeeft dat deze gemethyleerde genen mogelijk een diagnostisch potentieel hebben voor CRC-screening. BMP3 had echter een zeer beperkte bijdrage aan de detectienauwkeurigheid in ontlastingsmonsters. Bovendien toonde de combinatie van gemethyleerd SEPT9, NDRG4 en SDC2 een hoge haalbaarheid van detectie van CRC en adenoom en verder onderzoek toonde betere prestaties bij het detecteren van CRC dan adenoom. Ons onderzoek toont ook verschillen aan in fecale genen tussen verschillende etnische groepen.

Dit onderzoek heeft tot doel verschillen in de darmflora in ontlasting op te sporen door middel van 16S rRNA-analyse tussen CRC-patiënten en gezonde controles. Het zal DNA-analyse van fecale geëxfolieerde cellen combineren om dit verschil verder te verduidelijken om enkele modellen te bouwen voor het screenen van vroege colorectale kanker bij Chinezen. Tegelijkertijd zal het onderzoek ook de impact bestuderen van Chinese eetgewoonten op de darmflora.