Связь между микробиологической средой в толстой кишке и колоректальным заболеванием

Описание проекта Общая гипотеза: Микробная среда толстой кишки коррелирует с патологией кишечника и имеет отношение к развитию и прогрессированию колоректального заболевания.

Вопросы и результаты исследования:

На этапе 1 (год 1, этап выработки гипотез) будет исследована связь между конкретными бактериями и следующими заболеваниями: колоректальное заболевание (колоректальный рак/полипы, аденомы (предраковые поражения), воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и дивертикулез) .

Вопросы исследования:

1. Отличается ли микроокружение слизистой оболочки кишечника в тканях и вокруг них при аденомах/колоректальной аденокарциноме, ВЗК и дивертикулезе, колонизированных бактериальным набором, по сравнению со здоровой слизистой оболочкой?
2. Влияют ли возраст, пол и образ жизни/пищевые привычки на различные типы бактериального состава?

На этапе 2 (годы 2-3) мы стремимся определить конкретные бактериальные биомаркеры, которые можно использовать в качестве инструментов скрининга, и заложить основу для будущих новых методов лечения колоректального заболевания.

Основные вопросы исследования:

1. Связаны ли специфические бактериальные наборы с ранним формированием аденомы и колоректального рака?
2. Можно ли использовать эти бактерии в качестве фекальных биомаркеров в программе колоректального скрининга на рак или идентифицировать с помощью серологических биомаркеров?
3. Может ли идентификация конкретных бактерий привести к дальнейшим исследованиям возможного генеза возникновения и роста колоректального рака?

Второстепенные вопросы исследования:

1. Связаны ли специфические наборы бактерий с ВЗК и дивертикулезом и можно ли их использовать в качестве фекальных или серологических биомаркеров заболевания?
2. Может ли лечение этими бактериями или их метаболитами снизить заболеваемость ВЗК или дивертикулитом (воспаление в дивертикулах)?

Исследуемая популяция и реализация

1 этап: (2017)-2018 гг. В течение одного года все пациенты, запланированные для колоноскопии в больнице Дандерид (размер выборки = 2500 пациентов), будут последовательно приглашаться для участия в исследовании и давать информированное согласие.

Критерии исключения: риск кровотечения (определяемый как международное нормализованное отношение (МНО) > 1,6), тяжелая деменция или неспособность понять информацию и принять обоснованное решение об участии.

Пациенты, давшие согласие на участие, получат информационное письмо об исследовании по почте (за 2-3 недели до колоноскопии). Кроме того, все пациенты получат телефонный звонок в качестве напоминания об исследовании. Перед подготовкой кишечника пациентов попросят оставить образец фекалий, который будет сохранен для посева. Участников исследования также попросят заполнить утвержденную анкету по истории болезни, предыдущим заболеваниям, диете, привычкам образа жизни, предыдущим колоноскопиям и лечению антибиотиками. Непосредственно перед колоноскопией будут взяты четыре образца крови: два для анализа HbA1c, гемоглобина и С-реактивного белка (СРБ) и два для хранения в роботе-биобанке больницы для последующего анализа биомаркеров.

Во время колоноскопии образцы ткани в дополнение к обычным диагностическим образцам ткани будут взяты из слизистой оболочки толстой кишки:

1. У всех пациентов будут взяты две биопсии (одна для секвенирования ДНК, одна для культивирования) из здоровой части слизистой оболочки толстой кишки (предпочтительно в первой части толстой кишки).
2. Четыре биопсии, две (ДНК + культура) из патологической слизистой оболочки толстой кишки (полип (аденомы) / колоректальный рак / ВЗК / дивертикулез) и две (ДНК + культура) из близлежащей области патологической слизистой оболочки.

Этап 2: 2018-2020 гг.

1. Обнаружение и исследование биологически важных бактерий и их метаболитов (метагеномика и метаболомика (исследования химических процессов с участием метаболитов)) будут проводиться для получения информации о конкретных бактериальных генах.
2. Затем эти данные будут подвергнуты статистическому анализу на предмет любой связи с различными колоректальными состояниями с поправкой на смешивание и воздействия, имеющиеся в медицинских записях и в анкете пациента (см. ниже). Эти анализы предоставят нам важную новую информацию о патогенных механизмах, имеющих значение для развития рака и воспаления.
3. Основываясь на этих ожидаемых данных о специфических бактериальных композициях, связанных с заболеванием толстой кишки, можно приступить к анализу конкретных механизмов заболевания.
4. Будут также изучены возможности использования специфических для заболевания бактериальных композиций в качестве клинического маркера заболевания толстой кишки. В ходе этого дополнительного исследования мы рассмотрим связь между микробиотой слизистых оболочек и микробиотой в фекалиях. Таким образом, образцы стула всех пациентов будут использоваться для изучения того, соответствуют ли они бактериальному составу слизистой оболочки толстой кишки, взятой из патологической и здоровой области кишечника. Кроме того, будут исследованы серологические биомаркеры в отношении специфического бактериального состава в образцах слизистой оболочки из патологической слизистой оболочки у всех исследуемых пациентов.

Образцы и анализ Образцы сначала хранятся и регистрируются в биобанке больницы Дандерюд, а затем отправляются на анализ ДНК в лабораторию «Наука для жизни» Каролинского института. Анализ ДНК (первичные переменные) относится к массовому параллельному секвенированию гена 16S рРНК, что дает информацию о составе бактерий в образце и относительном количестве бактерий вплоть до уровня гена. Результаты представлены в виде индекса разнообразия (индекс разнообразия Шеннона или альфа-разнообразие в пределах одной пробы) и анализа Unifrac на основе программного обеспечения QIIME. Последний анализ показывает различия в бактериальном составе между образцами — так называемое бета-разнообразие. В дополнение к секвенированию 16S на выбранных образцах будет проведено так называемое метагеномное секвенирование - с помощью этого анализа можно также получить информацию о содержании специфического бактериального гена и, таким образом, получить знания о патогенных механизмах, имеющих отношение к развитию рака. Утвержденный вопросник о привычках питания и образа жизни будет проанализирован по отношению к микробной среде (зависимая переменная в этом лабораторном анализе).