Анализ кишечной микрофлоры в сочетании с метилированием ДНК в стуле для выявления колоректального рака (IMMDC)

Введение: Колоректальный рак (КРР) занимает третье место в мире по заболеваемости и четвертое место по смертности. В Китае КРР занимает пятое место среди причин смерти от рака. Стандартизированные по возрасту показатели заболеваемости КРР демонстрируют тенденцию к росту. Западный образ жизни, особенно отсутствие физической активности, и увеличение распространенности ожирения в последние десятилетия в Китае могут объяснить рост заболеваемости КРР.

Пятилетняя выживаемость больных КРР составляет 65%. Показатели выживаемости при КРР могут варьироваться в зависимости от различных факторов, особенно от стадии рака. Пятилетняя выживаемость при локализованной стадии КРР составляет 90%. Около 39% пациентов диагностируются на этой ранней стадии. Из-за отсутствия типичных клинических симптомов ранний КРР трудно обнаружить, и большинство пациентов уже находятся на поздней стадии, когда диагностируется КРР, что упускает лучший этап вмешательства. Таким образом, раннее выявление и раннее лечение являются эффективными средствами снижения смертности от КРР. Скрининг имеет преимущества, включая диагностику на более ранней стадии, снижение заболеваемости КРР и снижение смертности.

В настоящее время основными методами скрининга КРР являются анализ кала на скрытую кровь и колоноскопия. Колоноскопия является золотым стандартом скрининга КРР. Однако традиционная колоноскопия как инвазивный метод исследования не может широко использоваться для скрининга колоректальной неоплазии.

Образцы фекалий легко получить. Использование фекалий для скрининга CRC является текущим консенсусом в исследованиях. В соответствии с самыми последними консенсусными рекомендациями Азиатско-Тихоокеанского региона по скринингу CRC, FIT (иммунохимический тест кала) используется для отбора пациентов с высоким риском для колоноскопии. FIT также широко используется в других регионах мира. Чувствительность FIT ограничена (0,79; 95% ДИ, 0,69-0,86), и недавний систематический метаанализ показал широкий разброс в чувствительности среди исследований. Кроме того, на результаты теста могут повлиять расовые и региональные различия. Поэтому необходимы ранние методы скрининга, которые являются неинвазивными, высокочувствительными и подходящими для китайцев.

Обнаружение молекулярных биомаркеров в кале для неинвазивной диагностики CRC может быть многообещающей альтернативой обнаружению биомаркеров крови/плазмы в современных клинических условиях. Нарушения в составе кишечной микробиоты считаются потенциально важными причинами CRC. С широким использованием метагеномного секвенирования и пиросеквенирования в исследованиях кишечной микробиоты было обнаружено больше бактерий, положительно связанных с заболеваемостью CRC. В недавнем исследовании секвенирование 16S рРНК использовалось для классификации микробных сообществ в слизистой оболочке кишечника человека на разных стадиях колоректального онкогенеза, и было обнаружено, что Fusobacterium богаты колоректальными опухолями.

Для CRC основным процессом превращения доброкачественных полипов в злокачественные опухоли является накопление генетических и эпигенетических изменений, которые трансформируют эпителиальные клетки толстой кишки в клетки аденокарциномы толстой кишки. Эти клетки постоянно выделяются в просвет толстой кишки и смешиваются со стулом. При формировании опухоли эпигенетические изменения могут происходить раньше, чем мутации. Нарушение регуляции эпигенетических механизмов играет важную роль при раке. Большинство эпигенетических изменений при раке вызываются геномными изменениями в специфических генах, которые участвуют в контроле одного из эпигенетических механизмов. Аберрантное метилирование ДНК генов-супрессоров опухолей вызывает аномальную экспрессию нижестоящих генов, что является важным этапом в процессе онкогенеза. Статус метилирования ДНК изменяется при прогрессировании CRC. Ряд аномалий метилирования генов, связанных с CRC, обнаруженных в недавних исследованиях, включают SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 и SPG20. Кроме того, некоторые генные мутации связаны с CRC. Например, при КРР часто встречаются мутации TP53 и KRAS.

В предыдущем исследовании исследователи обнаружили, что SEPT9, NDRG4 и SDC2 имели более высокую частоту и уровень метилирования в опухолях, чем в нормальных или не опухолевых соседних тканях CRC, что указывает на то, что эти метилированные гены могут иметь диагностический потенциал для скрининга CRC. Однако BMP3 имел очень ограниченный вклад в точность обнаружения в образцах стула. Кроме того, комбинация метилированных SEPT9, NDRG4 и SDC2 показала высокую эффективность обнаружения CRC и аденомы, а дальнейшее исследование показало более высокую эффективность обнаружения CRC, чем аденомы. Наше исследование также демонстрирует различия в фекальных генах между различными этническими группами.

Это исследование направлено на выявление различий кишечной микробиоты в стуле с помощью анализа 16S рРНК между пациентами с колоректальным раком и здоровым контролем. Он будет сочетать анализ ДНК эксфолиированных клеток фекалий, чтобы дополнительно прояснить эту разницу, чтобы построить некоторые модели для скрининга раннего колоректального рака у китайцев. В то же время исследование также изучит влияние пищевых привычек китайцев на кишечную микрофлору.