Μοριακή Κολονοσκόπηση: Έργο «Mελέτη για την Εντερική Υγεία στην Κύπρο»

Μοριακή Κολονοσκόπηση: Έργο «Mελέτη για την Εντερική Υγεία στην Κύπρο»

Kelly Katsaounou¹, Elpiniki Nicolaou², Cameron Brown³, Paris Vogazianos³, Aristos Aristodimou³, Jianxiang Chi⁴, Paul Costeas⁴, Agapios Agapiou⁵, Elisavet Frangou⁶, George Tsiaoussis⁶, George Potamitis⁷, Chrysafis Andreou⁸, Athos Antoniades³, Christos Shammas², Yiorgos Apidianakis^1#.

¹Τμήμα Βιολογικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο Κύπρου, 2109, Κύπρος

²AVVA Pharmaceuticals Ltd, Λεμεσός, 4001, Κύπρος

³Stremble Ventures Ltd, Λεμεσός, 4042, Κύπρος

⁴Καραϊσκάκειο Ίδρυμα, Λευκωσία, 2032, Κύπρος

⁵Τμήμα Χημείας, Πανεπιστήμιο Κύπρου, 2109, Κύπρος

⁶Γενικό Νοσοκομείο Λευκωσίας, Λευκωσία,  2029, Κύπρος

⁷Nikis Center, Λευκωσία, 1082, Κύπρος

⁸Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πανεπιστήμιο Κύπρου, 2109, Κύπρος

⁹Ερευνητικό Κέντρο Βιοϊατρικών Επιστημών “Αλέξανδρος Φλέμινγκ”,16672, Βάρη, Ελλάδα

^#E-mail συγγραφέα επικοινωνίας: [email protected]

Περίληψη

Η μοριακή ανάλυση επιπρόσθετα της ενδοσκοπικής εξέτασης της κολονοσκόπησης έχει τη δυνατότητα  να ενισχύσει την επιτυχία της συμβατικής κολονοσκόπησης στο επίπεδο της πρόληψης του καρκίνου του παχέος εντέρου. Η κολονοσκόπηση, ως διαγνωστική εξέταση χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του καρκίνου του παχέος εντέρου, τη λήψη βιοψιών, καθώς και τον ενδοσκοπικό εντοπισμό και αφαίρεση πολυπόδων. Όμως, η μοριακή ανάλυση του υγιούς επιθηλίου δύναται να παρέχει πρόσθετες πληροφορίες, καθοδηγώντας περαιτέρω προληπτικά μέτρα. Η σύμπραξή μας στο έργο «Mελέτη για την Εντερική Υγεία στην Κύπρο» (The Cyprus Intestinal Health study, https://cihs.cs.ucy.ac.cy/) επιχειρεί να εντοπίσει φαινομενικά υγιή άτομα που διατρέχουν μεγαλύτερο του μέσου όρου κίνδυνο ανάπτυξης καρκίνου του παχέος εντέρου. Αναλύοντας συγκεκριμένους γενετικούς, μικροβιακούς και χημικούς δείκτες σχετιζόμενους με τον καρκίνο του παχέος εντέρου, οι γιατροί θα μπορούν στο μέλλον να εντοπίσουν άτομα που μπορεί να επωφεληθούν από συχνότερες εξετάσεις. Κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης, λαμβάνονται βιοψίες εντερικού βλεννογόνου και κοπράνων ώστε να πραγματοποιηθούν μοριακές αναλύσεις που παρέχουν μοριακές πληροφορίες σχετικά με την πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου του παχέος εντέρου. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να βοηθήσουν τους γιατρούς να αξιολογήσουν την ανάγκη για συχνότερη παρακολούθηση και εξατομικευμένη συμβουλευτική.

Δημογραφικά στοιχεία για τον Καρκίνο του Παχέος Εντέρου

Ο καρκίνος του παχέος εντέρου (ΚΠΕ) είναι μια πολυπαραγοντική ασθένεια που προκαλείται από την αλληλεπίδραση γενετικών, επιγενετικών και περιβαλλοντικών -συμπεριλαμβανομένων των μικροβιακών- παραγόντων. Εξελίσσεται μέσω της σταδιακής συσσώρευσης γενετικών και επιγενετικών αλλαγών, οδηγώντας στη τοπική μετατροπή του φυσιολογικού βλεννογόνου του παχέος εντέρου σε αδενωματικό πολύποδα, στη συνέχεια σε κακοήθεια (διηθητικό καρκίνωμα) και τελικά σε μεταστατικό καρκίνο (de Vos et al., 2022) (Katsaounou et al., 2022). Είναι ο 3^ος συχνότερος καρκίνος και η 2^η αιτία θανάτων από καρκίνο παγκοσμίως, με 1.9 εκατομμύρια περιπτώσεις και 0.9 εκατομμύρια θανάτους, σύμφωνα με στοιχεία του Διεθνούς Οργανισμού Έρευνας για τον Καρκίνο (Xi and Xu, 2021). Ευρωπαϊκώς, καταγράφτηκαν το 2020 520 χιλιάδες περιπτώσεις και 245 χιλιάδες θάνατοι από ΚΠΕ. Στην Κύπρο καταγράφτηκαν 571 νέες περιπτώσεις το 2020.

Το Μητρώο Καρκίνου των Ιατρικών Υπηρεσιών και Υπηρεσιών Δημόσιας Υγείας στην Κύπρο κατέγραψε κατά μέσο όρο 330 περιστατικά ΚΠΕ ετησίως, από το 2006 μέχρι το 2010, με θνησιμότητα 6%. Σύμφωνα με πιο πρόσφατα στοιχεία του Παγκύπριου Συνδέσμου Καρκινοπαθών και Φίλων (ΠΑΣΥΚΑΦ), περίπου 400 περιστατικά και 120 θάνατοι καταγράφονται κάθε χρόνο στην Κύπρο.  Ένα κύριο πρόβλημα με τον ΚΠΕ είναι ότι συχνά διαγιγνώσκεται σε προχωρημένο στάδιο. Λαμβάνοντας υπόψιν ότι η θεραπεία του ΚΠΕ είναι πιο αποτελεσματική στα αρχικά στάδια, η προτεινόμενη από την κοινοπραξία μας μοριακή κολονοσκόπηση θα μπορούσε να σώσει εκατοντάδες ζωές. Μάλιστα, πιλοτική μελέτη που ανακοινώθηκε μέσω του Υπουργείου Υγείας για την ανίχνευση ΚΠΕ που πραγματοποιήθηκε σε δύο περιοχές της Κύπρου, την Αθηένου και την Αραδίππου, εξέτασε 1146 ασθενείς και ανίχνευσε 56 ασθενείς με προχωρημένα αδενώματα ή αδενοκαρκινώματα, υποδεικνύοντας ότι ένα υψηλό ποσοστό του κυπριακού πληθυσμού έχει ή βρίσκεται σε υψηλό κίνδυνο για ΚΠΕ χωρίς να το γνωρίζει ως αποτέλεσμα της αποφυγής κολονοσκόπησης ρουτίνας.

Η πλέον αξιόπιστη μέθοδος για την ανίχνευση του ΚΠΕ είναι η κολονοσκόπηση (Kahi et al., 2009) (Gupta, 2022). Δεδομένου ότι ο ΚΠΕ είναι ως επί το πλείστων σποραδικός και ότι περισσότερο από το 90% των περιπτώσεων εμφανίζονται σε άτομα ηλικίας 50 ετών και άνω, η κολονοσκόπηση συνιστάται αδιακρίτως σε άτομα άνω των 50 ετών (πλέον και σε άτομα 45 ετών και άνω) και στη συνέχεια κάθε 7-10 χρόνια σε όλους, αλλά νωρίτερα και συχνότερα σε ανθρώπους με ιστορικό αδενωμάτων, φλεγμονωδών νόσων του παχέος εντέρου ή καρκίνου (Onyeaghala et al., 2020, Ohri et al., 2020). Τα συμπτώματα του ΚΠΕ συνήθως δηλώνουν μάλλον προχωρημένα στάδια της νόσου. Αυτά περιλαμβάνουν αίμα στα κόπρανα, ακανόνιστη κινητικότητα του εντέρου και αναιμία. Η έγκαιρη ανίχνευση της νόσου επιτρέπει πιο αποτελεσματική θεραπεία σε σύγκριση με ΚΠΕ προχωρημένου σταδίου. Επιπλέον, η ενδοσκοπική αφαίρεση αδενωμάτων ή αδενοκαρκινωμάτων μειώνει τη συχνότητα επανεμφάνισης και εξαλείφει την πιθανότητα εξέλιξή τους σε καρκίνο. Εκτός από την κολονοσκόπηση άλλες διαθέσιμες εξετάσεις είναι η μικροσκοπική εξέταση απώλειας αίματος στα κόπρανα (δοκιμασία Mayer) ή λανθάνουσας αιμορραγίας κοπράνων δοκιμασία (FOBT), η σιγμοειδοσκόπηση και το κλύσμα βαρίου διπλής αντίθεσης. Απλό φιλμ (ακτίνες Χ) χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση της θέσης του όγκου και η αξονική τομογραφία χρησιμοποιείται για την απεικόνιση του σταδίου του καρκίνου (Gupta, 2022). Ωστόσο, καμία από τις υπάρχουσες εξετάσεις δεν είναι σε θέση να παρέχει οποιαδήποτε πληροφορία σχετικά με τον κίνδυνο ενός υγιούς ατόμου να αναπτύξει νεοπλασία του παχέος εντέρου και σε αυτό αποσκοπεί το έργο «Mελέτη για την Εντερική Υγεία στην Κύπρο» (The Cyprus Intestinal Health study, https://cihs.cs.ucy.ac.cy/). Η μελέτη στοχεύει σε ένα προηγμένο μοριακό έλεγχο που θα υποδεικνύει τον εξατομικευμένο κίνδυνο ΚΠΕ.

Κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις του Καρκίνο του Παχέος Εντέρου

Οι κοινωνικοοικονομικές επιπτώσεις της  μείωσης των θανάτων  και της σοβαρότητας των  κρουσμάτων  θα βελτιώσουν σημαντικά  τη μακροζωία και την ποιότητα ζωής των ατόμων που διατρέχουν κίνδυνο, αλλά και θα μειώσουν την οικονομική επιβάρυνση του  δημόσιου συστήματος υγείας.   Η ανίχνευση του ΚΠΕ στα αρχικά της στάδια μειώνει τον οικονομικό της αντίκτυπο όχι μόνο όσον αφορά το κόστος της θεραπείας, αλλά και επειδή οι πολίτες μπορούν να συνεχίσουν να εργάζονται και να συντηρούν τις οικογένειές τους. Το συνολικό ετήσιο οικονομικό κόστος του ΚΠΕ παγκοσμίως εκτιμάται σε 2,8 τρισεκατομμύρια δολάρια (Chen et al., 2023). Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη το σχετικά υψηλό κόστος της κολονοσκόπησης, σύμφωνα με τον Οργανισμό Ασφάλισης Υγείας (ΟΑΥ) και τον Σύνδεσμο Ασφαλιστικών Εταιρειών Κύπρου (IAC), μια πιο εξατομικευμένη επαναληψιμότητα ελέγχου του εντερικού επιθηλίου μέσω της κολονοσκόπησης στον υγιή πληθυσμό μπορεί να μειώσει το κόστος της υγειονομικής περίθαλψης συνολικά. Κολονοσκοπήσεις πραγματοποιούνται κάθε χρόνο στην Κύπρο, που αντιστοιχούν στο 1% του συνολικού πληθυσμού, αλλά αυτό γίνεται με μη εξατομικευμένο τρόπο. Η μοριακή κολονοσκόπηση θα επιτρέψει στους κλινικούς ιατρούς να συστήσουν συχνότερο έλεγχο για άτομα υψηλού κινδύνου, επιτρέποντας την έγκαιρη ανίχνευση,  υψηλότερα ποσοστά επιτυχούς χειρουργικής επέμβασης και βελτιωμένα συνολικά ποσοστά επιβίωσης.   Σε ορισμένες περιπτώσεις επίσης, η κολεκτομή μπορεί να αποφευχθεί λόγω της έγκαιρης ανίχνευσης.  Επιπλέον, αυτό το εργαλείο αξιολόγησης κινδύνου θα επιτρέψει στις περιπτώσεις χαμηλού κινδύνου να μειώσουν τον ρυθμό ελέγχου μέσω κολονοσκόπηση, παρέχοντας οικονομικό όφελος και αποφεύγοντας την ψυχολογική επιβάρυνση της κολονοσκόπησης.

Η κυπριακή και διεθνής αγορά στερείται ενός επικυρωμένου εργαλείου ικανού να εκτιμήσει τον εξατομικευμένο κίνδυνο νεοπλασίας του παχέος εντέρου σε υγιή άτομα. Τα προϊόντα που έχουν εγκριθεί από το FDA για έλεγχο του ΚΠΕ, όπως  η εξέταση λανθάνοντος αίματος κοπράνων (FOBT), η εξέταση λανθάνοντος αίματος Guaiac κοπράνων (GFOBT) και  η ανοσοχημική δοκιμή κοπράνων (FIT) παράγουν πολλά ψευδώς θετικά ή ψευδώς αρνητικά αποτελέσματα, καθώς πολλοί καρκίνοι δεν προκαλούν αιμορραγία ή πολλές αιμορραγίες μπορεί να μην αποτελούν ένδειξη καρκίνου. Επιπλέον, το Cologuard, ένα μη επεμβατικό τεστ ανίχνευσης DNA στα κόπρανα (sDNA) που ανιχνεύει  αίμα και ανώμαλα κύτταρα που εισρέουν στον αυλό του παχέος εντέρου,  ανιχνεύει ένα μεγάλο ποσοστό των καρκίνων του παχέος εντέρου σταδίου 1-4. Ωστόσο, εκτός από τα πολλά ψευδώς θετικά και ψευδώς αρνητικά αποτελέσματα, δεν είναι κατάλληλο για άτομα με προσωπικό ή οικογενειακό ιστορικό καρκίνου του παχέος εντέρου και για άτομα που έχουν διαγνωστεί με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου, οικογενή αδενωματώδη πολυποδίαση (FAP) και άλλα καρκινικά σύνδρομα (Katsaounou et al., 2022). Το πιο σημαντικό πρόβλημα όμως είναι ότι καμία από τις υπάρχουσες εξετάσεις δεν είναι σε θέση να εκτιμήσει τον εξατομικευμένο κίνδυνο για καρκίνο του παχέος εντέρου με βάση τυχόν μοριακές αλλοιώσεις του φυσιολογικού εντερικού βλεννογόνου πριν συμβούν μορφολογικές αλλαγές (Gupta, 2022).

Το έργο «Mελέτη για την Εντερική Υγεία στην Κύπρο» στοχεύει σε ένα προϊόν με ρεαλιστικές προοπτικές, ώστε να αδειοδοτηθεί ως συμπληρωματικό εργαλείο της συμβατικής κολονοσκόπησης.  Το προϊόν θα προστατεύεται από δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας, που χορηγούνται για τη χρήση των συγκεκριμένων βιοδεικτών σε αυτήν την εφαρμογή.  Τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας   για βιοδείκτες που θα χρησιμοποιηθούν για ιατρική αξιολόγηση συνήθως κατακυρώνονται.  Το Ανώτατο Δικαστήριο των ΗΠΑ έχει αποφανθεί ότι μια πατέντα δεν μπορεί να καλύψει το κλινικό αποτέλεσμα ενός βιοδείκτη, αλλά εάν βιοδείκτες χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό για την καθοδήγηση ιατρικών συμβουλών μπορούν να κατοχυρωθούν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Στοχεύουμε δηλαδή σε ένα πρωτόκολλο πρόληψης ΚΠΕ βασισμένο στη μοριακή κολονοσκόπηση, το οποίο να πληροί αυτές τις προϋποθέσεις, καθώς θα βασίζεται σε συνδυασμό βιοδεικτών και θα έχει σχεδιαστεί για να βοηθήσει στην ιατρική αξιολόγηση. Το υποψήφιο προϊόν μας αναμένεται να έχει υψηλή αγοραία αξία καθώς στοχεύει στην τοπική και διεθνή αγορά. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την Κύπρο, η οποία γενικά στερείται ιατρικής έρευνας και ανάπτυξης σε εταιρικό επίπεδο.  Οι εκπρόσωποι της AVVA Pharmaceuticals Ltd και Stemble Ventures Ltd, Χρίστος Σιαμμάς και Άθως Αντωνιάδης αντίστοιχα, συνεργάζονται από το 2017 με τον καθηγητή Γενετικής στο τμήμα Βιολογικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Κύπρου, Γιώργο Απιδιανάκη. Έχοντας ισχυρές συνεργασίες στον φαρμακευτικό και ιατρικό τομέα – συμπεριλαμβανομένων των γαστρεντερολόγων κ. Γιώργο Ποταμίτη, Ελισάβετ Φράνκου και Γιώργο Τσιαούση – η ομάδα  είναι σε θέση να καταρτίσει ένα στρατηγικό σχέδιο που θα επιτρέψει  την επιτυχή διείσδυση στην αγορά. Αυτή η συνεργασία θα επιτρέψει την επιτυχή, βήμα προς βήμα, εκτέλεση της ερευνητικής μελέτης, καθώς συγκεντρώνει μια ισχυρή κοινοπραξία εμπειρογνωμόνων που συνεργάζονται για την επίτευξη των στόχων. Η σύμπραξη αυτή θα επιτρέψει την ταχύτερη ανάπτυξη ενός εμπορεύσιμου προϊόντος προς όφελος όλων. Τα επιστημονικά, τεχνικά και κλινικά ευρήματα που προκύπτουν από αυτή την έρευνα θα διαδοθούν  σε περιοδικά υψηλής απήχησης και  θα παρουσιαστούν σε διεθνή συνέδρια. Λαμβάνοντας υπόψη τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις του έργου, αναμένουμε ότι με την ολοκλήρωση του, η κοινοπραξία μας θα βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της διεθνούς έρευνας στον τομέα της πρόληψης CRC.

Ανθρώπινα γονίδια, μικρόβια και περιβάλλον στο υγιές και ασθενικό έντερο

Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ ξενιστή-μικροβίων-μεταβολιτών παίζουν καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία του παχέος εντέρου, και ταυτόχρονα τυχόν αλλαγές στην τριπλή αυτή ισορροπία προωθούν μη φυσιολογικές ανοσολογικές αποκρίσεις και ενδεχόμενη βλάβη του εντερικού επιθηλίου, προδιαθέτοντας για ΚΠΕ (Sanna et al., 2019, Zhernakova et al., 2016). Οι περισσότερες μελέτες σχετικά με τον ΚΠΕ επικεντρώνονται στη γενετική του όγκου, ενώ πιο πρόσφατα μελετάται η εντερική μικροχλωρίδα σε σχέση με την υγεία και την ασθένεια. Παρ ‘όλα αυτά, ούτε η γενετική του όγκου ούτε η σύνθεση της μικροχλωρίδας από μόνες τους μπορούν να εξηγήσουν τη σποραδική ανάπτυξη καρκίνου του παχέος εντέρου σε μεγάλη ηλικία. Για να βελτιώσουμε την κατανόησή μας, θα πρέπει να εντοπίσουμε συνδυασμούς παραγόντων ξενιστή, μικροβιώματος και τρόπου ζωής που συσχετίζονται και προδιαθέτουν για την ασθένεια. Οι εργασίες μας συνδυάζουν 3 βασικά χαρακτηριστικά στοιχεία που ορίζουν το πλαίσιο της εντερικής υγεία και ασθένειας: (α) εντερικό περιβάλλον, που ελέγχεται σε μεγάλο βαθμό από τη διατροφή και τις από του στόματος χορηγούμενες χημικές ουσίες, β) εντερική μικροχλωρίδα, συμπεριλαμβανομένων δυνητικά ευεργετικών βακτηριακών ειδών (π.χ. προβιοτικά) και δυνητικά επιβλαβών βακτηρίων, και (γ) επιθηλιακή ομοιόσταση, η οποία διατηρείται με την άμυνα του ξενιστή, συμπεριλαμβανομένης της αναγέννησης και της ανοσίας με τη μεσολάβηση βλαστικών κυττάρων (Sanchez-Alcoholado et al., 2020) (Vernocchi et al., 2016). Αυτή η συνδυαστική προσέγγιση επιτρέπει μια πληρέστερη και ρεαλιστική ανάλυση της εντερικής ισορροπίας και των παραμέτρων που προωθούν την ασθένεια.

Μοριακή κολονοσκόπηση

Η μοριακή κολονοσκόπηση είναι ένα πρωτοποριακό εργαλείο αξιολόγησης μοριακού κινδύνου που στοχεύει στην εκτίμηση του κινδύνου υγιών ατόμων να αναπτύξουν νεοπλασία του παχέος εντέρου. Θα παρέχει καλύτερες πληροφορίες για μορφολογικά υγιή άτομα και τον διατρεχόμενο κίνδυνο για ΚΠΕ, υποστηρίζοντας τα αποτελέσματα που λαμβάνονται από μια κολονοσκόπηση ρουτίνας, με βάση τις τεχνολογίες αλληλούχισης υψηλής απόδοσης, το Quant-Seq, 16S-Seq και GC-MS. Η εξατομικευμένη εφαρμογή αυτών των εργαλείων θα στοχεύσει προς την ανίχνευση και αξιόλογηση βιοδεικτών που θα εκτιμούν το μεταβολικό περιβάλλον, το πρότυπο γονιδιακής έκφρασης και το εντερικό μικροβίωμα κάθε ατόμου. Μετρώντας μικροπεριβαλλοντικές αλλοιώσεις στο παχύ έντερο του κάθε ασθενούς ξεχωριστά, αξιολογείται ο κινδύνος και επιτρέπουν συστάσεις για την συχνότητα των κολονοσκοπικών ελέγχων και ενδεχόμενη χρήση προβιοτικών ή άλλων συμπληρωμάτων διατροφής βοηθώντας στην πρόληψη εμφάνισης νεοπλάσματος. Η υπηρεσία μας θα βελτιώνεται και θα επικυρώνεται συνεχώς με τον αυξανόμενο αριθμό ανθρώπων που θα αναλύονται και την πρόσβαση τοπικών και διεθνών δημόσιων και ιδιωτικών φορέων ιατρικής περίθαλψης στην υποδομή μας.

Παράλληλα, θα εφαρμοστούν πρωτόκολλα επιβεβαίωσης των υποψήφιων βιοδεικτών σε οργανισμούς μοντέλα, όπως η Drosophila (Panayidou and Apidianakis, 2013), αλλά και σε προσωποποιημένα τεχνητά εντερο-όργανα (Gut–on–Chips) (Katsaounou et al., 2022), για τον εντοπισμό διατροφικών, φαρμακευτικών και μικροβιακών παρεμβάσεων που μπορεί να επηρεάσουν την αναγεννητική φλεγμονή, τη βλάβη του DNA και την ογκογένεση. Οι μελέτες υγειών και ασθενικών ομάδων ανθρώπων (case-control studies) και η σύγχρονη καταγραφή του συμπτωμάτων και των περιπτωσιολογικών μαρτύρων αναφέρονται συλλογικά ως μελέτες παρατήρησης. Αυτή η συγχρονική μελέτη δεν επιτρέπει τη διάκριση μεταξύ αιτίας και αποτελέσματος. Ωστόσο, είναι σημαντικές για τον εντοπισμό υποψήφιων βιοδεικτών κινδύνου για νεοπλασίες, οι οποίοι θα επικυρωθούν περαιτέρω σε επακόλουθη μελέτη πρόβλεψης (prospective study) της σχετικής συχνότητας εμφάνισης νεοπλασίας του παχέος εντέρου, ταυτοποιώντας προκαταβολικά τα θετικά και αρνητικά για τους βιοδείκτες άτομα (Εικόνα 1). Επειδή οι μετρήσεις βιοδεικτών στη μελέτη πρόβλεψης θα προηγηθούν της συχνότητας εμφάνισης νεοπλασίας, θα μπορούν να διακρίνουν μεταξύ αιτίας και αποτελέσματος. Μετά από αυτές τις μελέτες και σε συνδυασμό με πρωτόκολλα επιβεβαίωσης των υποψήφιων βιοδεικτών σε οργανισμούς μοντέλα και σε προσωποποιημένα τεχνητά εντερο-όργανα, θα καταστεί ηθικά αποδεκτή η διεξαγωγή κλινικών δοκιμών, συμπεριλαμβανομένων προβιοτικών, διαιτητικών και άλλων παρεμβάσεων κατά του ΚΠΕ (Εικόνα 1).

Μέσω της πολύτιμης συνεργασίας με τον κ. Γιώργο Ποταμίτη και τους γιατρούς του Γενικού Νοσοκομείου Λευκωσίας, Ελισάβετ Φράνκου και Γιώργος Τσιαούση και βάση των πρωτοκόλλων της Εθνικής Επιτροπής Βιοηθικής Κύπρου, EEBK/ΕΠ/2015/38 και EEBK/ΕΠ/2019/23, στρατολογήθηκαν μέχρι στιγμής >300: i) άνδρες ή γυναίκες, ηλικίας 50 έως 70 ετών, που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση ρουτίνας, (ii) χωρίς προσωπικό ιστορικό ΚΠΕ ή φλεγμονωδών νόσων του εντέρου, και (iii) χωρίς πρόσληψη αντιβιοτικών ή γαστρεντερικές διαταραχές ένα μήνα πριν την κολονοσκόπηση. Κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης ο γαστρεντερολόγος εξετάζει και αφαιρεί ενδοσκοπικά πολύποδες καθώς και λαμβάνει βιοψίες, ενώ οι ιστοπαθολόγοι εκτιμούν τον αριθμό, το μέγεθος και το βαθμό κακοήθειας των ευρυμάτων. Στη συνέχεια, οι εθελοντές κατηγοριοποιούνται ως: (i) Υγιείς (δεν φέρουν αδενωματικούς ή δυσπλαστικούς πολύποδες), (ii) ΚΠΕ-επιρρεπείς (κατά Lieberman et al., Gastroenterology 2012), όταν φέρουν ≥3 αδενώματα/οδοντωτούς πολύποδες, ή ≥1 αδένωμα/οδοντωτό πολύποδα ≥1cm, ή ≥1 αδένωμα λαχνών, ή υψηλού βαθμού δυσπλασία), και (iii) ασθενείς με ΚΠΕ (που φέρουν διηθητικούς όγκους) (Lieberman et al., 2012). Σε πρώτη φάση (Εικόνα 1) τουλάχιστον 32 από τους «επιρρεπείς» σε ΚΠΕ εθελοντές, που θεωρούνται ότι διατρέχουν κίνδυνο για ΚΠΕ, συγκρίνονται σε πολλαπλά επίπεδα μοριακής ανάλυσης με τουλάχιστον 64 υγιείς εθελοντές που δεν φέρουν ανιχνεύσιμους όγκους. Οι ασθενείς με ΚΠΕ αποκλείονται λόγω πιθανών δευτερογενών επιδράσεων στον βλεννογόνο του παχέος εντέρου.

 

Εικόνα 1. Το πρωτόκολλο ταυτοποίησης βιοδεικτών ξεκινά με την  1η κολονοσκόπηση και βιοψίες και δειγματοληψία κοπράνων από 500 εθελοντές και την ανάλυση 32 ατόμων επιρρεπών σε ΚΠΕ έναντι 64 ιστολογικά υγιών ατόμων (Case-Control,  4 πρώτα χρόνια).  Η επικύρωση βιοδεικτών ακολουθεί με μια προοπτική μελέτη κοόρτης και την αξιολόγηση των περισσότερων από τα ίδια 500 ιστολογικά υγιή άτομα και την κολονοσκοπική επαναξιολόγησή τους μέχρι το έτος 8. Συγχρόνως (τα 4 πρώτα χρόνια) γίνεται μεταφραστική μελέτη με οργανισμούς μοντέλα, όπως η Δροσόφιλα, και Gut–on–Chip σχετικά με τη σημαντικότητα των ταυτοποιημένων βιοδεικτών. Η κλινική τροποποίηση των βιοδεικτών θα  ξεκινήσει μετά το 8ο έτος με κλινικές δοκιμές φάσης Ι και ΙΙ που αναμένεται να περιλαμβάνουν 200 εθελοντές και θα συνεχιστεί με τη φάση ΙΙΙ, φιλοδοξώντας να συμπεριλάβει χιλιάδες εθελοντές.

Μικροβίωμα κοπράνων και σχετικές πτητικές οργανικές ενώσεις που διακρίνουν ενήλικες με αδένωμα παχέος εντέρου υψηλού κινδύνου

Από τις μέχρι τώρα αναλύσεις δειγμάτων από 117 συμμετέχοντες που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση ρουτίνας, επισημαίνουμε την υψηλότερη αφθονία πρωτεοβακτηρίων καθώς και του βακτηριακού είδους Parabacteroides distasonis, ταυτοχρόνως με τη χαμηλότερη αφθονία των Lachnospiraceae, Roseburia faecis, Blautia luti, Fusicatenibacter saccharivorans, Eubacterium rectale και Phascolarctobacterium faecium, στα δείγματα κοπράνων ΚΠΕ-επιρρεπών ατόμων. Χημική ανάλυση στα κόπρανα των παραπάνω ατόμων αποκαλύπτει υψηλότερη συγκέντρωση 5 πτητικών ενώσεων χαμηλού μοριακού βάρους:  του ισοβουτυρικού οξέος, του βουτυρικού μεθυλίου, του προπιονικού μεθυλίου, της 2-εξανόνης και 2-πεντανόνης. Είναι ενδιαφέρον ότι υπάρχει ένα επίπεδο πολυπλοκότητας που αποκαλύπτεται από την αξιολόγηση των συσχετίσεων βακτηρίων κοπράνων και χημικών ενώσεων, και ένα άλλο από την αξιολόγηση των διαφορών σε αυτές τις συσχετίσεις μεταξύ υγιών και ΚΠΕ-επιρρεπών ατόμων. Για παράδειγμα, το ισοβουτυρικό οξύ συσχετίζεται θετικά με τα γένη Lachnospiraceae incertae sedis και Bacteroides σε υγιή άτομα και αρνητικά σε ΚΠΕ-επιρρεπή άτομα. Αντίθετα, τα γένη Coprococcus και Colinsella συσχετίζονται αρνητικά με το ισοβουτυρικό οξύ σε υγιή άτομα και θετικά σε ΚΠΕ-επιρρεπή άτομα. Οι περιγραφόμενες διαφορές στα προφίλ μικροχλωρίδας κοπράνων και χημικών ενώσεων και οι συσχετίσεις τους σε υγιή έναντι ΚΠΕ-επιρρεπών ατόμων υποδεικνύουν τη σημασία των πολλαπλών επιπέδων συνδυαστικής ανάλυσης για τον προσδιορισμό των ελέγξιμων βιοδεικτών κινδύνου ΚΠΕ (Katsaounou et al., 2023).

Ένας περιορισμός της μέχρι τώρα μελέτης μας είναι ότι οι μεταγονιδιωματικές και χημικές αναλύσεις κοπράνων αντικατοπτρίζουν τη σχετική αφθονία των βακτηριακών κοινοτήτων και χημικών ενώσεων στον αυλό του τελικού μέρους του γαστρεντερικού σωλήνα, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τα αρχικά τμήματα του παχέος εντέρου ή τον βλεννογόνο (Louis et al., 2014, Zackular et al., 2014). Τα διαφορετικά επίπεδα μικροβιακής αφθονίας και παραγωγής χημικών ουσιών στα περιττώματα δεν δύνανται να αντικατοπτρίζει άμεσα τις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις ξενιστή-μικροβιώματος που λαμβάνουν χώρα κατά τόπους στο βλεννογόνο του παχέος εντέρου. Ως εκ τούτου, θα συνεχίσουμε με περαιτέρω και πολυεπίπεδη μελέτη βλενογονικών βιοψιών που έχουν δειγματοληφθεί από διαφορετικά τμήματα παχέος εντέρου παρέχοντας μια ευρύτερη εικόνα του μεταγονιδιωματικού και μεταβολωμικού περιβάλλοντος.

Χρηματοδότηση

Το έργο αυτό χρηματοδοτήθηκε από την Κυπριακή Δημοκρατία «Restart 2016-2020 Programs» μέσω του Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας (MoCo Project: EXCELLENCE/1216/0523).

Αναφορές

World Health Organization. Global Cancer Observatory (Globocan 2020): Cyprus [Online]. Available: https://gco.iarc.fr/today/data/factsheets/populations/196-cyprus-fact-sheets.pdf [Accessed 12 October 2021 2021].

CHEN, S., CAO, Z., PRETTNER, K., KUHN, M., YANG, J., JIAO, L., WANG, Z., LI, W., GELDSETZER, P., BARNIGHAUSEN, T., BLOOM, D. E. & WANG, C. 2023. Estimates and Projections of the Global Economic Cost of 29 Cancers in 204 Countries and Territories From 2020 to 2050. JAMA Oncol, 9, 465-472.

DE VOS, W. M., TILG, H., VAN HUL, M. & CANI, P. D. 2022. Gut microbiome and health: mechanistic insights. Gut, 71, 1020-1032.

GUPTA, S. 2022. Screening for Colorectal Cancer. Hematology/Oncology Clinics of North America, 36, 393-414.

KAHI, C. J., IMPERIALE, T. F., JULIAR, B. E. & REX, D. K. 2009. Effect of Screening Colonoscopy on Colorectal Cancer Incidence and Mortality. Clinical Gastroenterology and Hepatology, 7, 770-775.

KATSAOUNOU, K., NICOLAOU, E., VOGAZIANOS, P., BROWN, C., STAVROU, M., TELONI, S., HATZIS, P., AGAPIOU, A., FRAGKOU, E., TSIAOUSSIS, G., POTAMITIS, G., ZARAVINOS, A., ANDREOU, C., ANTONIADES, A., SHIAMMAS, C. & APIDIANAKIS, Y. 2022. Colon Cancer: From Epidemiology to Prevention. Metabolites, 12 (6):499.

KATSAOUNOU, K., YIANNAKOU, D., NIKOLAOU, E., BROWN, C., VOGAZIANOS, P., ARISTODIMOU, A., CHI, J., COSTEAS, P., AGAPIOU, A., FRANGOU, E., TSIAOUSSIS, G., POTAMITIS, G., ANTONIADES, A., SHAMMAS, C. & APIDIANAKIS, Y. 2023. Fecal Microbiota and Associated Volatile Organic Compounds Distinguishing No Adenoma From High-Risk Colon Adenoma Adults. Preprints.org., 2023, 2023051738. https://doi.org/10.20944/preprints202305.1738.v1

LIEBERMAN, D. A., REX, D. K., WINAWER, S. J., GIARDIELLO, F. M., JOHNSON, D. A. & LEVIN, T. R. 2012. Guidelines for colonoscopy surveillance after screening and polypectomy: a consensus update by the US Multi-Society Task Force on Colorectal Cancer. Gastroenterology, 143, 844-857.

LOUIS, P., HOLD, G. L. & FLINT, H. J. 2014. The gut microbiota, bacterial metabolites and colorectal cancer. Nat Rev Microbiol, 12, 661-72.

OHRI, A., ROBINSON, A., LIU, B., BHUKET, T. & WONG, R. 2020. Updated Assessment of Colorectal Cancer Incidence in the U.S. by Age, Sex, and Race/Ethnicity. Dig Dis Sci, 65, 1838-1849.

ONYEAGHALA, G., LINTELMANN, A. K., JOSHU, C. E., LUTSEY, P. L., FOLSOM, A. R., ROBIEN, K., PLATZ, E. A. & PRIZMENT, A. E. 2020. Adherence to the World Cancer Research Fund/American Institute for Cancer Research cancer prevention guidelines and colorectal cancer incidence among African Americans and whites: The Atherosclerosis Risk in Communities study. Cancer, 126, 1041-1050.

PANAYIDOU, S. & APIDIANAKIS, Y. 2013. Regenerative inflammation: lessons from Drosophila intestinal epithelium in health and disease. Pathogens, 2, 209-31.

SANCHEZ-ALCOHOLADO, L., RAMOS-MOLINA, B., OTERO, A., LABORDA-ILLANES, A., ORDONEZ, R., MEDINA, J. A., GOMEZ-MILLAN, J. & QUEIPO-ORTUNO, M. I. 2020. The Role of the Gut Microbiome in Colorectal Cancer Development and Therapy Response. Cancers (Basel), 12.

SANNA, S., VAN ZUYDAM, N. R., MAHAJAN, A., KURILSHIKOV, A., VICH VILA, A., VÕSA, U., MUJAGIC, Z., MASCLEE, A. A. M., JONKERS, D. M. A. E., OOSTING, M., JOOSTEN, L. A. B., NETEA, M. G., FRANKE, L., ZHERNAKOVA, A., FU, J., WIJMENGA, C. & MCCARTHY, M. I. 2019. Causal relationships among the gut microbiome, short-chain fatty acids and metabolic diseases. Nature Genetics, 51, 600-605.

VERNOCCHI, P., DEL CHIERICO, F. & PUTIGNANI, L. 2016. Gut Microbiota Profiling: Metabolomics Based Approach to Unravel Compounds Affecting Human Health. Front Microbiol, 7, 1144.

XI, Y. & XU, P. 2021. Global colorectal cancer burden in 2020 and projections to 2040. Transl Oncol, 14, 101174.

ZACKULAR, J. P., ROGERS, M. A. M., RUFFIN, M. T., IV & SCHLOSS, P. D. 2014. The Human Gut Microbiome as a Screening Tool for Colorectal Cancer. Cancer Prevention Research, 7, 1112-1121.

ZHERNAKOVA, A., KURILSHIKOV, A., BONDER, M. J., TIGCHELAAR, E. F., SCHIRMER, M., VATANEN, T., MUJAGIC, Z., VILA, A. V., FALONY, G., VIEIRA-SILVA, S., WANG, J., IMHANN, F., BRANDSMA, E., JANKIPERSADSING, S. A., JOOSSENS, M., CENIT, M. C., DEELEN, P., SWERTZ, M. A., LIFELINES COHORT, S., WEERSMA, R. K., FESKENS, E. J., NETEA, M. G., GEVERS, D., JONKERS, D., FRANKE, L., AULCHENKO, Y. S., HUTTENHOWER, C., RAES, J., HOFKER, M. H., XAVIER, R. J., WIJMENGA, C. & FU, J. 2016. Population-based metagenomics analysis reveals markers for gut microbiome composition and diversity.