Adduktomika DNA w badaniu raka jelita grubego (adductomics)

Rak jelita grubego (RJG) rozwija się w wyniku wielu mutacji genetycznych powodujących przekształcenie prawidłowego nabłonka jelitowego w raka jelita grubego. Mutacje genetyczne mogą być spowodowane wieloma różnymi zdarzeniami genetycznymi, w tym chemicznym uszkodzeniem nukleozydów DNA. Te modyfikacje chemiczne są spowodowane zarówno związkami egzogennymi pochodzącymi z diety, środowiska i mikroflory jelitowej, jak i związkami endogennymi wytwarzanymi przez nasze własne procesy metaboliczne, takie jak stany zapalne i stres oksydacyjny. Uważa się, że taka zmiana genetyczna jest zdarzeniem początkowym prowadzącym do rozwoju sporadycznego CRC. Jednak niewiele wiadomo, które modyfikacje nukleozydów DNA są związane ze zwiększonym ryzykiem CRC i mechanizmem ich działania. Badaniem tych modyfikacji nukleozydów DNA zajęto się w ostatnich latach przez nową dziedzinę badań, zwaną adduktomiką DNA. Adduktomika DNA wykorzystuje nowe zaawansowane instrumenty spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości (HRMS) do identyfikacji kompleksów, które powstają między toksycznymi związkami a DNA, a mianowicie adduktów DNA.

W niektórych badaniach zidentyfikowano wcześniej addukty DNA w CRC przy użyciu starszej technologii. Jednak nie ma prawdziwych dowodów na to, które addukty DNA są związane ze sporadycznym CRC, dziedzicznym niepolipowatym rakiem jelita grubego (HNPCC) i innymi chorobami, takimi jak rodzinna polipowatość gruczolakowata (FAP), która zamienia się w CRC z 95% ryzykiem przed ukończeniem 35. Brak nowszych badań nad adduktomią DNA na ludziach wynika głównie z braku odpowiednich metod analitycznych. Opracowanie takich metod wymaga wystarczającej ilości materiału próbki, a ilość próbki w biopsji okrężnicy jest zbyt mała, aby można ją było wykorzystać do opracowania metody. W tym badaniu tkanka nabłonkowa okrężnicy uzyskana przez resekcję okrężnicy podczas operacji zostanie wykorzystana do opracowania bardziej czułej metody, prawdopodobnie umożliwiającej analizę adduktów DNA z biopsji w przyszłych badaniach. W celu upewnienia się, że opracowana metoda może różnicować poziom adduktów DNA pomiędzy osobami z dziedzicznym CRC, sporadycznym CRC i bez CRC, pozyskane zostaną także materiały z innych grup zgłaszających się do szpitala na resekcje okrężnicy. Analizując materiały uzyskane w sposób kontrolny, możemy również być w stanie rozstrzygnąć, czy niektóre addukty DNA różnią się między różnymi przypadkami CRC lub w porównaniu z osobnikami wolnymi od raka. Wiedza ta powinna stanowić wstępną podstawę do sugerowania metod profilaktyki i interwencji w celu zmniejszenia zachorowalności i śmiertelności z powodu CRC.

Jednak w badaniach kliniczno-kontrolnych należy przeprowadzić odpowiedni dobór badanych, zapewniając równowagę płci i wieku między grupą kontrolną a grupą CRC. Będzie to trudne w pierwszej części niniejszego badania, ponieważ 1) istnieją ograniczone możliwości pozyskania resekcji okrężnicy od osób zdrowych, 2) częstość występowania RJG jest znacznie wyższa u mężczyzn niż u kobiet, oraz 3) różne typy RJG rozwijają się w różnym wieczność. Oczywiste jest również, że metoda polegająca na analizie resekcji jelita grubego miałaby ograniczone zastosowanie w medycynie prewencyjnej. Rozwiązaniem tych problemów może być zastosowanie odpowiednich próbek zastępczych, takich jak krew, kał i mocz. Rzeczywiście, ponieważ uszkodzenia DNA mogą być usuwane z genomu przez system naprawy DNA, często są wydalane z moczem, kałem lub krwią. Aby wiedzieć, czy możemy zastąpić tkanki próbkami zastępczymi, zbadamy, czy istnieje korelacja między poziomem produktu naprawy DNA w próbkach zastępczych a adduktami DNA w tkankach okrężnicy. Zastąpienie tkanek okrężnicy substytutami lub opracowanie czułej metody analizy DNA z biopsji pozwoliłoby na łatwiejsze pobieranie próbek, dając w przyszłości możliwość prowadzenia dużych i kontrolowanych badań klinicznych oraz mniej inwazyjnego pobierania próbek od pacjentów. Mogłoby to pozwolić na potwierdzenie związku przyczynowego między określonymi adduktami DNA a CRC, zapewniając prawdziwy postęp w podejściu do profilaktyki i interwencji.

Wreszcie, po zidentyfikowaniu adduktów DNA i produktów naprawy DNA prawdopodobnie związanych z CRC, ważne będzie zidentyfikowanie prawdziwej przyczyny powstawania adduktów DNA. Naszym ostatecznym celem jest zatem określenie, które czynniki związane ze stylem życia, dietą lub środowiskiem są prawdopodobnie związane z adduktami DNA i produktami naprawy DNA zidentyfikowanymi odpowiednio w próbkach okrężnicy i próbkach zastępczych. W tym celu wykonamy profilowanie metaboliczne surowicy, moczu i kału, profilowanie mikrobiologiczne kału i skorelujemy je z podstawowymi informacjami na temat stylu życia pacjentów na temat palenia tytoniu, spożywania alkoholu i spożycia czerwonego mięsa, m.in. czynników podejrzewanych o wpływ na ryzyko chorób okrężnicy.

Ustalenie związku przyczynowego między określonymi adduktami DNA a CRC lub innymi chorobami okrężnicy oraz zrozumienie przyczyn tworzenia się adduktów DNA nie tylko dostarczy znacznie bogatszego wglądu w defekty molekularne, ale także zaowocuje postępem w metodach zapobiegania i interwencji.