Analys av tarmmikroflora i kombination med DNA-metylering i avföring för att upptäcka kolorektal cancer (IMMDC)

Inledning: Kolorektal cancer (CRC) har den tredje högsta incidensen och den fjärde dödligheten i världen. I Kina är CRC den femte vanligaste orsaken till dödsfall i cancer. Åldersstandardiserade incidensfrekvenser i CRC har visat en uppåtgående trend. En västerländsk livsstil, särskilt fysisk inaktivitet, och en ökning av förekomsten av fetma under de senaste decennierna i Kina kan förklara ökningen av CRC-incidensen.

5-årsöverlevnaden för personer med CRC är 65%. Överlevnadsgraden för CRC kan variera beroende på olika faktorer, särskilt cancerstadiet. Den 5-åriga överlevnaden med CRC i lokaliserat stadium är 90 %. Cirka 39 % av patienterna diagnostiseras i detta tidiga skede. På grund av avsaknaden av typiska kliniska symtom är tidig CRC svår att upptäcka, och de flesta patienter är redan i det avancerade stadiet när CRC diagnostiseras och missar därmed det bästa interventionsstadiet. Därför är tidig upptäckt och tidig behandling effektiva sätt att minska dödligheten med CRC. Screening har fördelar, inklusive diagnos i ett tidigare skede, minskad förekomst av CRC och minskad dödlighet.

För närvarande är de huvudsakliga screeningmetoderna för CRC fekalt ockult blodprov och koloskopi. Koloskopi är guldstandarden för screening för CRC. Traditionell koloskopi, en invasiv undersökningsmetod, kan dock inte användas i stor utsträckning vid screening för kolorektal neoplasi.

Avföringsprover är lätta att erhålla. Att använda avföring för att screena CRC är den nuvarande forskningskonsensusen. Enligt de mest uppdaterade konsensusrekommendationerna i Asien och Stillahavsområdet för CRC-screening, används FIT (fekalt immunokemiskt test) för att välja ut högriskpatienter för koloskopi. FIT har också använts i stor utsträckning i andra världsregioner. Känsligheten för FIT är begränsad (0,79; 95 % KI, 0,69-0,86), och en nyligen genomförd systematisk metaanalys visade stor variation i känslighet bland studier. Dessutom kan ras och regionala skillnader påverka testresultaten. Därför behövs de tidiga screeningmetoderna som är icke-invasiva, mycket känsliga och lämpliga för kineser.

Detektion av molekylära biomarkörer i avföring för icke-invasiv diagnos av CRC kan vara ett lovande alternativ till att detektera blod/plasma biomarkörer i nuvarande kliniska miljöer. Avvikelser i sammansättningen av tarmmikrobiotan har inblandats som potentiellt viktiga orsaker till CRC. Med den utbredda användningen av metagenomisk sekvensering och pyrosekvensering i tarmmikrobiotaforskning har fler bakterier hittats positivt associerade med CRC-incidens. I en nyligen genomförd studie användes 16S rRNA-sekvensering för att klassificera mikrobiella samhällen i mänsklig tarmslemhinna vid olika stadier av kolorektal tumörbildning, och Fusobacterium befanns berikad i kolorektala tumörer.

För CRC är huvudprocessen för att godartade polyper blir maligna tumörer ackumuleringen av genetiska och epigenetiska förändringar som omvandlar tjocktarmsepitelceller till kolonadenokarcinomceller. Dessa celler sprids kontinuerligt in i kolonlumen och blandas med avföringen. Under tumörbildning kan epigenetiska förändringar inträffa tidigare än mutationer. Avreglering av epigenetiska mekanismer spelar en viktig roll vid cancer. De flesta epigenetiska förändringar i cancer utlöses av genomiska förändringar i specifika gener som är involverade i att kontrollera en av de epigenetiska mekanismerna.Aberrant DNA-metylering av tumörsuppressorgener inducerar onormalt uttryck av nedströms gener, vilket är ett viktigt steg i processen för tumörbildning. metyleringsstatus för DNA-förändringar under CRC-progression. Ett antal genmetyleringsavvikelser associerade med CRC som upptäckts i nyare studier inkluderar SFRP2, SEPT9, BMP3, NDRG4 och SPG20. Dessutom är vissa genmutationer relaterade till CRC. Till exempel är TP53- och KRAS-mutationer vanliga i CRC.

I tidigare forskning fann forskarna att SEPT9, NDRG4 och SDC2 hade högre frekvens och nivå av metylering i tumörer än i normala eller icke-tumörer angränsande CRC-vävnader, vilket indikerar att dessa metylerade gener kan ha diagnostisk potential för CRC-screening. BMP3 hade dock mycket begränsat bidrag till detektionsnoggrannheten i avföringsprover. Dessutom visade kombinationen av metylerad SEPT9, NDRG4 och SDC2 hög genomförbarhet för detektion av CRC och adenom och ytterligare studier visade bättre prestanda för att upptäcka CRC än adenom. Vår forskning visar också skillnader i fekala gener mellan olika etniska grupper.

Denna forskning syftar till att upptäcka skillnader i tarmmikrobiota i avföring genom 16S rRNA-analys mellan CRC-patienter och friska kontroller. Den kommer att kombinera DNA-analys av exfolierade fekala celler för att ytterligare klargöra denna skillnad för att bygga några modeller för screening av tidig kolorektal cancer hos kineser. Samtidigt kommer forskningen också att studera hur kinesiska matvanor påverkar tarmens mikroflora.