DNA-adductomica voor onderzoek naar colorectale kanker (adductomics)

Colorectale kanker (CRC) ontstaat als gevolg van meerdere genetische mutaties waardoor normaal darmepitheel verandert in een colorectaal carcinoom. Genetische mutaties kunnen worden veroorzaakt door veel verschillende genetische gebeurtenissen, waaronder chemische schade aan de DNA-nucleosiden. Deze chemische modificaties zijn het gevolg van zowel exogene verbindingen die afkomstig zijn van voeding, omgeving en darmmicrobiota, of endogene verbindingen die worden geproduceerd door onze eigen metabolische processen zoals ontsteking en oxidatieve stress. Aangenomen wordt dat een dergelijke genetische verandering de startgebeurtenis is die leidt tot de ontwikkeling van sporadische CRC. Er is echter weinig begrip over welke DNA-nucleoside-modificaties geassocieerd zijn met een verhoogd risico op CRC en hun werkingsmechanisme. De studie van deze DNA-nucleoside-modificaties is de afgelopen jaren aangepakt door een nieuw onderzoeksgebied, DNA-adductomica genaamd. DNA-adductomics maakt gebruik van de nieuwe geavanceerde instrumenten voor massaspectrometrie met hoge resolutie (HRMS) voor het identificeren van de complexen die worden gevormd tussen toxische verbindingen en DNA, namelijk DNA-adducten.

Sommige onderzoeken hebben eerder DNA-adducten geïdentificeerd in CRC met oudere technologie. Er is echter geen echt bewijs dat DNA-adducten gerelateerd zijn aan sporadische CRC, erfelijke non-polyposis colorectale kanker (HNPCC) en andere ziekten zoals familiale adenomateuze polyposis (FAP) die verandert in CRC met een risico van 95% vóór de leeftijd van 35. Het ontbreken van recentere studies bij mensen in DNA-adductomica is voornamelijk te wijten aan het ontbreken van geschikte analytische methoden. Het ontwikkelen van dergelijke methoden vereist voldoende monstermateriaal en de hoeveelheid monster in een colonbiopsie is te laag om te worden gebruikt voor methodeontwikkeling. In deze studie zal epitheelweefsel van de dikke darm, verkregen door resectie van de dikke darm tijdens een operatie, worden gebruikt voor het ontwikkelen van een meer gevoelige methode, waardoor in toekomstige studies mogelijk DNA-adductanalyse uit biopsieën mogelijk wordt. Om er zeker van te zijn dat de ontwikkelde methode het niveau van DNA-adducten kan differentiëren tussen patiënten met erfelijke CRC, sporadische CRC en niet-CRC, zullen ook materialen worden verkregen van andere groepen die naar het ziekenhuis komen voor colonresecties. Door de verkregen materialen op een case-control manier te analyseren, kunnen we misschien ook bepalen of sommige DNA-adducten verschillen tussen de verschillende CRC-gevallen of in vergelijking met kankervrije proefpersonen. Deze kennis zou een voorlopige basis moeten vormen voor het voorstellen van preventie- en interventiebenaderingen om morbiditeit en mortaliteit door CRC te verminderen.

In case-control-onderzoeken moet echter een juiste selectie van de proefpersonen worden uitgevoerd door te zorgen voor een evenwicht tussen geslacht en leeftijd tussen de controlegroep en de CRC-groep. Dit zal moeilijk zijn in het eerste deel van de huidige studie aangezien 1) er een beperkte mogelijkheid is om een ​​gereseceerde colon te verkrijgen van gezonde proefpersonen 2) CRC-incidentiecijfers aanzienlijk hoger zijn bij mannen dan bij vrouwen, en 3) verschillende soorten CRC ontwikkelen op verschillende leeftijden. Het is ook duidelijk dat een methode die steunt op analyses van colonresecties een beperkte toepassing zou hebben in de preventieve geneeskunde. Een oplossing voor deze problemen kan het gebruik van geschikte surrogaatmonsters zijn, zoals bloed, ontlasting en urine. Aangezien DNA-laesies door het DNA-reparatiesysteem uit het genoom kunnen worden verwijderd, worden ze vaak uitgescheiden in de urine, in de ontlasting of in het bloed. Om te weten of we weefsels kunnen vervangen door surrogaatmonsters, zullen we onderzoeken of er een correlatie bestaat tussen het niveau van DNA-reparatieproducten in surrogaatmonsters en DNA-adducten in karteldarmweefsels. Het vervangen van karteldarmweefsels door surrogaten, of het ontwikkelen van een gevoelige methode voor DNA-analyse van biopsieën, zou een gemakkelijkere verzameling van de monsters mogelijk maken, waardoor in de toekomst grote en gecontroleerde klinische onderzoeken kunnen worden uitgevoerd, evenals minder invasieve bemonstering van patiënten. Dit zou het mogelijk kunnen maken om een ​​causaal verband tussen specifieke DNA-adducten en CRC te bevestigen, wat echte vooruitgang oplevert in preventie- en interventiebenaderingen.

Ten slotte, na de identificatie van de DNA-adducten en DNA-reparatieproducten die mogelijk geassocieerd zijn met CRC, zal het belangrijk zijn om de werkelijke oorzaak van de vorming van DNA-adducten te identificeren. Ons uiteindelijke doel is daarom te identificeren welke leefstijl-, voedings- of omgevingsfactoren mogelijk verband houden met de DNA-adducten en DNA-reparatieproducten die zijn geïdentificeerd in respectievelijk colon- en surrogaatmonsters. Hiertoe zullen we een metabolische profilering van serum, urine en feces uitvoeren, een microbiële profilering van feces, en we zullen deze correleren met basisinformatie over de levensstijl van patiënten over roken, alcoholgebruik en inname van rood vlees, b.v. factoren waarvan wordt vermoed dat ze het risico op darmaandoeningen beïnvloeden.

Het vaststellen van een oorzakelijk verband tussen specifieke DNA-adducten en CRC of andere colonziekten, en het begrijpen van de oorzaken van de vorming van DNA-adducten, zal niet alleen veel rijkere inzichten opleveren in de moleculaire defecten, maar zal ook resulteren in vooruitgang in preventie- en interventiebenaderingen.