Dickdarmkrebs unterliegt einer stetigen Inzidenzzunahme bei jüngeren Personen und weist eine 5-Jahres-Überlebensrate von 65% bei einer Rezidivrate von etwa 10-40% auf. Es ist bekannt, dass Lebensstilkriterien wie körperliche Aktivität und Ernährung wichtige Risikofaktoren darstellen. Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens ist die Prävention und/oder Früherkennung von Rezidiven sowie die Verbesserung der Prognose und Lebensqualität junger Darmkrebs-Patienten (< 50 Jahre) mittels kombinierter Ansätze aus der multi-Omics-Analytik und der Ernährungsmedizin. Es wird ein auf dem biologischen Alter (BA) basierendes Multimarker-Risikopanel entwickelt, das sowohl klinische Parameter als auch multi-Omics-Daten in Blut- und Stuhlproben umfasst. Unter Nutzung Flüssigbiopsie (engl. liquid biopsy) basierender Analyseverfahren wird das generierte Multimarker-Risikopanel unter Einbeziehung von Methoden der künstlichen Intelligenz entwickelt, um ein Wiederauftreten von Darmkrebs in einem frühen Stadium zu erkennen und/oder Personen mit einem erhöhten Risiko für ein Wiederauftreten zu identifizieren. Zusätzlich werden ernährungsmedizinische Interventionen entwickelt und deren Auswirkungen auf Transformation, Stoffwechsel und Proteom personalisierter aus Dickdarmzellen generierter 3D-Organoide untersucht. Das übergeordnete Ziel von OUTLIVE-CRC stellt die Etablierung eines neuen tertiären Präventionsansatzes dar, bei dem eine Flüssigbiopsie-basierte Blutteststrategie mit ernährungsmedizinischen Interventionen kombiniert wird. Das Vorhaben wird von zentralen Biobanking- und Datenstrukturen geleitet. Eine intensive Partizipation von Patientinnen und Patienten am Forschungsprojekt wird durch ein übergreifendes Arbeitspaket sichergestellt.

Das Vorhaben hat zum Ziel, nicht-invasive epigenetische Biomarker in der Plasma-DNA von Probanden zu identifizieren, die ein hohes Risiko tragen, an einem kolorektalen Karzinom zu erkranken. Analoge Analysen sollen mit DNA-Proben von 3D-intestinalen Organoiden und Mausmodellen durchgeführt werden. Ferner sollen Mikrobiomanalysen aus Stuhlproben von Probanden Aufschlüsse über die Metagenome in bestimmten Ernährungssituationen und in Krebs-Vorläuferstufen geben. Bei den Arbeiten werden Anreicherungs-basierte Hochdurchsatz-Sequenziermethoden sowie PCR-basierte Amplifikationen variabler Regionen mikrobieller 16S rDNA, gefolgt von Multiplex-Sequenzierung, eingesetzt. Nach bioinformatischer Auswertung werden die Daten zur Priorisierung von Biomarkern genutzt, die in die Konstruktion des automatisierten Multimarker-Panels eingebracht werden.

Das Hauptziel von OUTLIVE-CRC ist es, die Prognose und Lebensqualität (Quality of Life, QOL) von jungen CRC-Patientinnen und -Patienten mit Hilfe eines Multimarker-Modells aus Metabolit-, Protein-, Genetik- und Epigenetik-Signaturen zu verbessern. Innerhalb dieses Teilprojekts sollen Automatisierungsstrategien untersucht werden, die eine Translation der Liquid Biopsy in routinemäßige Präventionsprogramme ermöglicht, indem das Multi-Marker-Panel in eine Point-of-Care (PoC)-Plattform integriert wird. Junge Patientinnen und Patienten werden von dem PoC-Ansatz profitieren, da die Liquid Biopsy-Analyse bequem in einem lokalen Krankenhaus oder einer Arztpraxis durchgeführt werden kann, anstatt in zentralen Kliniken. Darüber hinaus wird das blutbasierte Präventionsprogramm Vorbehalte und Ängste gegenüber der Koloskopie-basierten Prävention mildern und damit die Hürden für eine nachhaltige Teilnahme der Patienten senken. In diesem Teilprojekt sollen drei zentrale Herausforderungen bezüglich der klinischen Translation der Liquid Biopsy durch die Mikrofluidik-Technologie gelöst werden: 1) Unmittelbare Stabilisierung der Marker am Ort der Blutentnahme: Einige Analyten sind sehr fragil. Dies gilt insbesondere für zellfreie DNA (cell free DNA, cfDNA). Es wird ein Konzept zur Vor-Ort-Stabilisierung aller relevanten Marker durch zentrifugalmikrofluidische Methoden untersucht. 2) Multi-Marker-Analyse aus einem einzigen Röhrchen Blut: In der Routine muss die Multi-Marker-Analyse mit einem einzigen Röhrchen Blut (10 mL) durchgeführt werden, um eine hohe Akzeptanz bei den Patientinnen und Patienten zu erreichen. Es wird die mikrofluidische Miniaturisierung genutzt, um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen. 3) Reproduzierbarkeit: Eine ungelöste Herausforderung der zeitlich wiederholt durchgeführten Liquid Biopsy Analysen (Monitoring) ist die schlechte Reproduzierbarkeit zwischen zwei Zeitpunkten oder zwei Messorten.

Dickdarmkrebs unterliegt einer stetigen Inzidenzzunahme bei jüngeren Personen und weist eine 5-JahresÜberlebensrate von 65% bei einer Rezidivrate von etwa 10-40% auf. Es ist bekannt, dass Lebensstilkriterien wie körperliche Aktivität und Ernährung wichtige Risikofaktoren darstellen. Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens ist die Prävention und/oder Früherkennung von Rezidiven sowie die Verbesserung der Prognose und Lebensqualität junger Darmkrebs-Patientinnen und Patienten (< 50 Jahre) mittels kombinierter Ansätze aus der multi-Omics-Analytik und der Ernährungsmedizin. Wir werden ein auf dem biologischen Alter (BA) basierendes Multimarker-Risikopanel entwickeln, das sowohl klinische Parameter als auch multi-Omics-Daten in Blut- und Stuhlproben umfasst. Unter Nutzung Flüssigbiopsie (engl. liquid biopsy) basierender Analyseverfahren wird das generierte Multimarker-Risikopanel unter Einbeziehung von Methoden der künstlichen Intelligenz entwickelt, um ein Wiederauftreten von Darmkrebs in einem frühen Stadium zu erkennen und/oder Personen mit einem erhöhten Risiko für ein Wiederauftreten zu identifizieren. Zusätzlich werden ernährungsmedizinische Interventionen entwickelt und deren Auswirkungen auf Transformation, Stoffwechsel und Proteom personalisierter aus Dickdarmzellen generierter 3D-Organoide untersucht. Das übergeordnete Ziel von OUTLIVE-CRC stellt die Etablierung eines neuen tertiären Präventionsansatzes dar, bei dem eine Flüssigbiopsie-basierte Blutteststrategie mit ernährungsmedizinischen Interventionen kombiniert wird. Das Vorhaben wird von zentralen Biobankingund Datenstrukturen geleitet. Eine intensive Partizipation von Patientinnen und Patienten am Forschungsprojekt wird durch ein übergreifendes Arbeitspaket sichergestellt.