Analyse av tarmmikroflora kombinert med DNA-metylering i avføring for å oppdage tykktarmskreft (IMMDC)

Introduksjon: Kolorektal kreft (CRC) har den tredje høyeste forekomsten og den fjerde dødelighetsraten i verden. I Kina er CRC den femte ledende årsaken til kreftdødsfall. Aldersstandardiserte forekomster i CRC har vist en stigende trend. En vestlig livsstil, spesielt fysisk inaktivitet, og en økning i forekomsten av fedme de siste tiårene i Kina kan forklare økningen i CRC-forekomsten.

5-års overlevelsesraten for personer med CRC er 65 %. Overlevelsesrater for CRC kan variere avhengig av ulike faktorer, spesielt kreftstadiet. 5-års overlevelsesraten med lokalisert stadium CRC er 90 %. Omtrent 39 % av pasientene blir diagnostisert på dette tidlige stadiet. På grunn av mangelen på typiske kliniske symptomer er tidlig CRC vanskelig å oppdage, og de fleste pasienter er allerede i avansert stadium når CRC er diagnostisert, og mangler dermed det beste intervensjonsstadiet. Derfor er tidlig oppdagelse og tidlig behandling effektive midler for å redusere dødeligheten med CRC. Screening har fordeler, inkludert diagnostisering på et tidligere stadium, redusert forekomst av CRC og redusert dødelighet.

For tiden er de viktigste screeningsmetodene for CRC fekal okkult blodprøve og koloskopi. Koloskopi er gullstandarden for screening for CRC. Tradisjonell koloskopi, en invasiv undersøkelsesmetode, kan imidlertid ikke brukes mye i screening for kolorektal neoplasi.

Avføringsprøver oppnås enkelt. Bruk av avføring for å screene CRC er nåværende forskningskonsensus. I henhold til de mest oppdaterte konsensusanbefalingene i Asia Pacific for CRC-screening, brukes FIT (fekal immunokjemisk test) for å velge høyrisikopasienter for koloskopi. FIT har også vært mye brukt i andre verdensregioner. Følsomheten til FIT er begrenset (0,79; 95 % KI, 0,69-0,86), og en nylig systematisk meta-analyse viste stor variasjon i sensitivitet blant studier. I tillegg kan rase- og regionale forskjeller påvirke testresultatene. Derfor er det nødvendig med tidlige screeningmetoder som er ikke-invasive, svært sensitive og egnet for kinesere.

Påvisning av molekylære biomarkører i avføring for ikke-invasiv diagnose av CRC kan være et lovende alternativ til å oppdage blod/plasma biomarkører i gjeldende kliniske omgivelser. Abnormiteter i sammensetningen av tarmmikrobiotaen har vært implisert som potensielt viktige årsaker til CRC. Med den utbredte bruken av metagenomisk sekvensering og pyrosekvensering i intestinal mikrobiotaforskning, har flere bakterier blitt funnet positivt assosiert med CRC-forekomst. I en nylig studie ble 16S rRNA-sekvensering brukt til å klassifisere mikrobielle samfunn i menneskelig tarmslimhinne i forskjellige stadier av kolorektal tumorigenese, og Fusobacterium ble funnet beriket i kolorektale svulster.

For CRC er hovedprosessen med at godartede polypper blir ondartede svulster akkumulering av genetiske og epigenetiske endringer som transformerer tykktarmsepitelceller til adenokarsinomceller i tykktarmen. Disse cellene kastes kontinuerlig inn i kolonlumen og blandes med avføringen. Under tumordannelse kan epigenetiske endringer forekomme tidligere enn mutasjoner. Deregulering av epigenetiske mekanismer spiller en viktig rolle ved kreft. De fleste epigenetiske endringer i kreft utløses av genomiske endringer i spesifikke gener som er involvert i å kontrollere en av de epigenetiske mekanismene. Avvikende DNA-metylering av tumorsuppressorgener induserer unormal ekspresjon av nedstrømsgener, som er et viktig trinn i prosessen med tumorgenese. metyleringsstatus for DNA-endringer under CRC-progresjon. En rekke genmetyleringsavvik assosiert med CRC oppdaget i nyere studier inkluderer SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 og SPG20. I tillegg er noen genmutasjoner relatert til CRC. For eksempel er TP53- og KRAS-mutasjoner vanlige i CRC.

I tidligere forskning fant etterforskerne at SEPT9, NDRG4 og SDC2 hadde høyere frekvens og nivå av metylering i svulster enn i normalt eller ikke-tumor tilstøtende CRC-vev, noe som indikerer at disse metylerte genene kan ha diagnostisk potensial for CRC-screening. Imidlertid hadde BMP3 svært begrenset bidrag til deteksjonsnøyaktighet i avføringsprøver. Videre viste kombinasjonen av metylert SEPT9, NDRG4 og SDC2 høy gjennomførbarhet for påvisning av CRC og adenom, og videre studier viste bedre ytelse i å oppdage CRC enn adenom. Vår forskning viser også forskjeller i fekale gener mellom ulike etniske grupper.

Denne forskningen tar sikte på å oppdage forskjeller i tarmmikrobiota i avføring ved 16S rRNA-analyse mellom CRC-pasienter og friske kontroller. Den vil kombinere DNA-analyse av fekale eksfolierede celler for å tydeliggjøre denne forskjellen ytterligere for å bygge noen modeller for screening av tidlig tykktarmskreft hos kinesere. Samtidig vil forskningen også studere virkningen av kinesiske spisevaner på intestinal mikroflora.