Projekta nosaukums: Kuņģa mikrobioma un gaistošo organisko savienojumu sakarības izpēte agrīnai kuņģa vēža diagnostikai

Projekta līguma numurs: 1.1.1.2/VIAA/3/19/495

Projekta īstenošanas termiņš: 01.05.2020. – 30.04.2023.

Projekta kopējais finansējums, LU daļa: 133 805,88 EUR, LU daļa 5% - 6 690, 31 EUR

Projekta mērķis: Kuņģa mikrobioma radīto gaistošo savienojumu, mikrobioma izmaiņu ietekmes un izelpas marķieru izpēte agrīnai kuņģa vēža atklāšanai

Projekta rezultāti:

Sagatavot minimums divus zinātniskos rakstus un publikācijas Web of Science/Skopus ar citēšanas indeksu 50% no nozares vidējā.

Īstenot galvenās projekta aktivitātes:

1. Bioloģisko paraugu GC-MS analīzi;

2. Izelpas paraugu GC-MS analīzi attiecībā pret kuņģa mikrobiomu;

3. Helikobaktērijas un citu faktoru ietekmes uz elektronisko degunu analīzi;

4. Kompetences celšanu, zināšanu pārnesi un tīklošanos. Papildu informācija par projekta īstenošanu

Saskaņā ar PVO datiem, kuņģa vēzis ir trešais biežākais ar vēzi saistīto nāves gadījumu cēlonis pasaulē, Eiropas Savienībā - ceturtais, augstākie rādītāji novēroti Austrumeiropā, tostarp Latvijā, kurā vīriešu mirstības līmeņa radītājs no šī vēža ir visaugstākais ES. Kuņģa vēzis bieži tiek diagnosticēts vēlīnā stadijā, tādēļ tas joprojām ir grūti izārstējams.

Izelpas un citām uz GOS balstītām analīzēm ir liels potenciāls šīs problēmas risināšanā, jo tās ir ērtākas pacientiem un izmaksā mazāk nekā endoskopija un uz biopsiju balstīta analīžu pieeja. Informācija, kas saistīta ar pacienta ēšanas paradumiem, dzīvesveidu, slimības vēsturi, hronisku H. pylori infekciju, ģenētiskiem un citiem faktoriem, ir būtiska riska noteikšanai, prognozei, agrīnai konstatēšanai un diagnostikai, kā arī kuņģa vēža profilaksei. Projekta viens no mērķiem ir pievērsties šiem faktoriem un uzlabot pašreizējās kuņģa vēža atklāšanas metodes.

Cilvēka organisma izdalīto GOS ķīmiskā analīze kalpo kā neinvazīvs līdzeklis vairāku slimību, tostarp kuņģa vēža, diagnostikai un monitoringam, kad slimībai nav uzticamas skrīninga alternatīvas. Tomēr līdz šim nav pievērsta pienācīga uzmanība GOS izcelsmei kuņģa vēža gadījumā un mikrobiotai kā GOS avotam. Šī projekta mērķis ir pētīt iespējamo saistību starp kuņģa vēža audu izcelsmes GOS un kuņģa mikrobiotas izcelsmes GOS, lai uzlabotu agrīnu kuņģa vēža atklāšanu. Lai noteiktu GOS vēža un nevēža audos, kuņģa saturā un elpā, tiks veikta gāzu hromatogrāfija-masspektrometrija. Turklāt, lai identificētu ar vēzi saistītos biomarķierus un to avotus, tiks veikts salīdzinājums starp GOS, kurus izdala kuņģa vēža audi un veselie audi. Tas savukārt atvieglos vēža skrīningu un agrīnu atklāšanu. Paralēlā darbība būs korelēt kuņģa mikrobiotas izdalīto GOS gāzu hromatogrāfijas-masspektrometrijas analīzē atklāto kuņģa mikrobiotu. Papildus kā potenciālā diagnostikas pieeja tiks izmantots elektroniskais deguns, kas var noteikt kuņģa vēža elpas mērījuma raksturlielumus. Projekts radīs jaunas zināšanas par kuņģa mikrobiotu un agrīnu vēža atklāšanu.

Pēdējās izmaiņas veiktas

Projekta īstenošanas gaita:

Veikta jaunākās literatūras analīze par pētījumiem par gaistošajiem organiskajiem savienojumiem (VOC) no mikrobioma, kuņģa šūnām (vēža šūnu metabolisma produkti) un izelpas, kuņģa vēža noteikšanai. Tika noteiktas veicamās zinātniskās aktivitātes un uzdevumi, pielāgojot plānu šā brīža situācijai ierobežotas mobilitātes apstākļos.

Projekta pirmās darba pakas ietvaros veikta paraugu vākšana (izelpas, kuņģa sulas, vēža un veselīgo audu) gāzu hromatogrāfijas masu spektrometrijas (GC-MS) analīzei.

Diemžēl, ņemot vērā ārkārtas situāciju COVID-19 dēļ, pieredzes apmaiņas vizīte uz Insbrukas Universitāti Austrijā, lai apgūtu GC-MS tehnikas paraugu analīzei, kas ir plānota pirmajā darba pakā, tika atlikta uz nenoteiktu laiku.

Pēcdoktoranta kompetences attīstīšanai tika apmeklēta Tilburgas Universitātes vasaras skola “Datu izpratne ar R: praktisks seminārs, lai kļūtu par datu analītiķi” kas notika tiešsaistē. Iegūtās zināšanas ļaus efektīvāk veikt informatīvu datu analīzi un datu vizualizāciju. Tika turpināta R programmēšanas valodas bibliotēku, kas izmantojamas laikrindu analīzei, apguve. Izmantojot R programmēšanu, tika sagatavoti un analizēti projekta ietvaros iegūtie un retrospektīvie izelpas testu dati.

Ņemot vērā trešajā darbpakā plānoto ciešo sadarbību ar H2020 VOGAS projekta partneriem, tika apmeklētas attālinātās projekta komandas sanāksmes, kurās tika apspriestas iespējas izmantot projektā izstrādājamo elektronisko degunu praktiskiem eksperimentiem pēcdoktoranta projektā.

Tiek turpināta bioloģisko paraugu vākšana no kuņģa vēža pacientiem un veselās kontroles grupas gāzu hromatogrāfijas masu spektrometrijas (GC-MS) analīzēm (Insbrukas Universitātē Austrijā). Vizīte uz Insbrukas Universitāti joprojām nav iespējama COVID-19 pandēmijas dēļ, arī dažas analīžu aktivitātes ir ierobežotas. Tāpēc jau agrāk sākti sagatavošanās darbi DP3. Šajā periodā tika turpināts darbs arī pie datu analīzes un apmācības, izmantojot R programmēšanas valodu. R skripti tika izveidoti RStudio (atvērtajā koda programmā) un lietoti, lai analizētu pieejamās datu kopas no elpas testu mērījumiem.

2020. gada 12. septembrī virtuāli tika apmeklēts Eiropas helikobaktērijas un mikrobioma pētījumu grupas 33.seminārs (Workshop of the European Helicobacter and Microbiota Study Group (EHMSG 2020)). Tas palīdzēja pēcdoktorantam gūt dziļāku ieskatu mikrobioma un Helicobacter pylori pētniecībā, tās ietekmi uz veselību un mūsdienīgām atklāšanas metodēm – jauniegūtās zināšanas ir būtisks pienesums pēcdoktorantūras projektam.

Ņemot vērā ciešo sadarbību ar H2020 VOGAS projekta partneriem, tika apmeklētas virtuālās projekta sanāksmes, tostarp diskusijas par gaidāmo elektroniskā deguna ierīci un tās atkārtojamības testa mērījumiem. Ierīce tiks izmantota praktiskiem eksperimentiem pēcdoktorantūras projektā, lai pētītu ar kuņģa vēzi un ar mikrobiomu saistītus gaistošos organiskos savienojumus.

Projekta publicitātes un komunikācijas aktivitātes ir nodrošinātas Latvijas Universitātes un Klīniskās un profilaktiskās medicīnas institūta (KPMI) tīmekļa lapās.

Šajā laika periodā tika turpināta jaunākās zinātniskās literatūras analīze par kuņģa vēža atklāšanu, izelpas analīzi un datu analīzi. Bioloģisko paraugu vākšana GC-MS analīzei (DP1) vēl turpinās, bet analīzes aktivitātes bija ierobežotas pandēmijas radīto ierobežojumu dēļ. Tomēr tika turpināts darbs pie datu analīzes un apmācībām.

Kamēr ir nelielas nobīdes laika grafika DP1 aktivitāšu izpildē, tika iesākti sagatavošanās darbi priekš DP2 un DP3. DP2 ir sākti sagatavošanas darbi, lai korelētu kuņģa mikrobiomu ar izelpas gaistošajiem marķieriem. Lai veiktu mikrobioma analīzi DP2, sadarbībā ar mikrobiologiem/bioinformātikas speciālistiem tiek izstrādāti sākotnējo datu analīzes konveijeri. Turklāt ir identificēti un analizēti iespējamie eNose (elektroniskā deguna) datu tipi un to specifika (DP3), iekļaujot izveidotās procedūras analīzes skriptos.

2020. gada 9. novembrī apmeklēju Eiropas Vēža līgu asociācijas (ECL) organizēto online konferenci ,,The future of cancer prevention and control in Europe”, kurā ieguvu zināšanas par aktuālajiem vēža pētījumiem Eiropā. 

Latvijas Universitātes rīkotajā Starptautiskajā zinātniskajā konferencē par medicīnu 2021 (norisināsies 23.04.-24.04.21.) iesniegta tēze ,,Application of sensor breath analyser for non-invasive detection of gastric cancer” (,,Uz sensoriem balstīta izelpas analizatora pielietojums kuņģa vēža neinvazīvai noteikšanai”), kurā izmantota izstrādātā elektroniskā deguna mērījumu analīzes procedūra un kurā esmu minēts kā līdzautors.

Ņemot vērā ciešo sadarbību ar H2020 VOGAS projekta partneriem, tika apmeklētas attālinātās projekta sanāksmes, tostarp diskusijas par gaidāmo eNose (elektroniskā deguna) ierīci un tās atkārtojamības testa mērījumiem, kas veicami Latvijas Universitātē. Ierīce tiks izmantota praktiskajiem eksperimentiem pēcdoktorantūras projektā, lai pētītu kuņģa vēzi un ar mikrobiomu saistītos gaistošos organiskos savienojumus un biomarķierus.

Bioloģisko paraugu vākšana GC-MS analīzei (DP1) nav noslēgusies. Minētā aktivitāte norisinājās visu ceturksni un tiks turpināta arī nākamajā ceturksnī, jo ar paraugu analīzes veikšanu saistītās aktivitātes joprojām ir ierobežotas pandēmijas radīto ierobežojumu dēļ.

Projekta 12. mēneša beigās paraugi tika savākti un nosūtīti uz Insbruku. GC-MS datu analīze ir uzsākta un tiks pabeigta, tiklīdz visi paraugi būs savākti un apstrādāti. Tā kā GC-MS spektra un iegūto datu analīze prasa zināmu laiku, ir paredzams, ka mērķa rezultātu pēcdoktorants (D1.1) sasniegs 2021. gada oktobrī.

Vizīte uz Insbrukas Universitāti joprojām nav iespējama COVID-19 pandēmijas dēļ.

Pēcdoktorants, iepazīstoties ar VIAA piedāvātajām virtuālās mobilitātes īstenošanas iespējām pandēmijas laikā, izmantojot attālinātos rīkus un darba formas, izlēma Microsoft Teams vidē īstenot savu pieredzes apmaiņas virtuālo mobilitāti ar mobilitātes partneri – Dr. Pawel Mochalski (Insbrukas Universitāte Austrijā, Izelpas izpētes departaments):

19.02.21. tika sarīkota virtuālā tikšanās ar mobilitātes partneri – Dr.Mochalski, kurā tika pārrunāts mobilitātes plāns, izvirzītie uzdevumi un sasniedzamie mērķi.

11.03.21. pēcdoktorants un Dr.Mochalski abpusēji apstiprināja mobilitātes plānu. Par mobilitātes galveno mērķi tika izvirzīts: apgūt gāzu hromatogrāfijas masu spektrometrijas metodes priekš gaistošo organisko savienojumu analīzēm paraugos (kuņģa sulas, audu un elpas paraugu), kuri iegūti no kuņģa vēža pacientiem un kontroles grupām

Virtuālā mobilitāte notika laika periodā no 22.03.21. līdz 29.03.21. Dr.Mochalski pēcdoktorantu iepazīstināja ar analīzes metodēm, kuras izmanto paraugu apstrādei gāzu hromatogrāfijas masu spektrometrijas analīzē, tika veikta reālu datu analīze un uzdevumu izpilde, izmantojot divas programmas MSD Chemstation F01 un Agilent MassHunter 10.1.

Pēcdoktorants šajā laikā patstāvīgi iepazinās arī ar ieteiktajiem zinātniskajiem rakstiem/ziņojumiem, kuros ir aprakstītas analīzes metodes, kuras izmanto paraugu apstrādei.

Tiek turpināti sagatavošanās darbi pie DP2 un DP3.

Tika rīkotas regulāras “H2020” VOGAS projekta attālinātās projekta sanāksmes. Pēcdoktorants maijā piedalīsies Latvijas Universitātes topošā VOGAS hibrīda eNose (elektroniskā deguna) instrumenta validācijas pētījumā, kurš tiks izmantots izelpas analīzēm pēcdoktoranta projektā.

Latvijas Universitātes rīkotajā starptautiskajā zinātniskajā konferencē par medicīnu 2021 (norisinājās 23.04.-24.04.21.) tika prezentēta tēze ,,Application of sensor breath analyser for non-invasive detection of gastric cancer” (,,Uz sensoriem balstīta izelpas analizatora pielietojums kuņģa vēža neinvazīvai noteikšanai”), kurā izmantota izstrādātā elektroniskā deguna mērījumu analīzes procedūra un kurā pēcdoktorants minēts kā līdzautors.

Šajā laika periodā tika veikta uz GC-MS balstīta bioloģisko paraugu (kuņģa vēža audu un kuņģa sulas) analīze.

Dažas darbības, kuras tika atliktas COVID-19 pandēmijas dēļ, saistībā ar GC-MS datu analīzi, tiek lēnām atsāktas – tās tiks pabeigtas, tiklīdz visi paraugi būs savākti un apstrādāti. GC-MS spektra un iegūto datu analīze prasa zināmu laiku, tāpēc ir paredzams, ka mērķa rezultāts (D1.1) un atskaites punkts (M1.1) tiks sasniegs nākamo trīs mēnešu laikā.

Šajā laika periodā, tika veikta arī izelpas paraugu GC-MS analīze. Ir sagatavoti kuņģa sulas paraugi mikrobiomu sekvencēšanai un izstrādāts pētījums, kas tiks veikts A.C.Camargo vēža centrā Brazīlijā (https://www.accamargo.org.br/en). Kopumā tiks analizēti 72 izelpas paraugi un atbilstošs skaits sekvencētu kuņģa sulas paraugu.

Plānotā mobilitātes vizīte uz A.C.Camargo vēža centru Brazīlijā, lai piedalītos sekvencēšanas analīzes darbībās, šobrīd pasaules pandēmijas dēļ ir atlikta uz nenoteiktu laiku. Tāpēc pēcdoktorants ir uzsācis sarunas ar Dr. Emmanuel Dias-Neto (Medicīniskās ģenētikas laboratorijas vadītājs A.C.Camargo vēža centrā Brazīlijā) par iespēju veikt virtuālo mobilitāti. Virtuālās mobilitātes galvenais mērķis būs izstrādāt kuņģa mikrobiotu analīzes pētījumu (16S) un apgūt mikrobiomu sekvencēšanas datu analīzi. Turklāt tiks veikta korelācijas statistiskā analīze starp kuņģa mikrobiomu un izelpu GC-MS iegūtajiem rezultātiem.

Tiek turpināti DP3 sagatavošanās darbi. 2021. gada maija otrajā un trešajā nedēļā pēcdoktorants piedalījās hibrīda eNose (elektroniskā deguna) validācijas/atkārtojamības mērījumos Latvijas Universitātē. Ir plānota pacientu iekļaušana un eksperimenti, kas jāveic, izmantojot eNose saskaņā ar DP3. Pašlaik tiek veikts datu analīzes darbs ar pseidonimizētām retrospektīvām datu kopām un datu kopām, kas vēl tiek papildinātas, lai veiktu analīzi, balstoties uz Helicobacter pylori statusu, kurā tālākai analīzei tiks pievienoti papildu dati no eNose analīzes.

No 26.05. līdz 28.05.21. pēcdoktorants piedalījās International Society for Olfaction and Chemical Sensing (ISOCS) īsajā tiešsaistes kursā bioloģijas un tehnoloģijas jomas pārstāvjiem ”Smelling COVIC-19: Biomarkers, Olfaction and a Pandemic Agent”.

Šim kursam bija tieša saistība ar pēcdoktoranta projektu un tajā noteiktajām aktivitātēm, kurās tiek izmantotas elektrisko degunu tehnoloģijas, lai savlaicīgi atklātu un pētītu kuņģa vēža biomarķierus.
Bet kursa diskusiju sadaļa ļāva pēcdoktorantam apmainīties ar zināšanām ar citiem kursa dalībniekiem no visas pasaules.

Tika rīkotas regulāras “H2020” VOGAS projekta attālinātās projekta sanāksmes, lai vienotos par hibrīda elektroniskā deguna un tā rezultātu izmantošanu projekta aktivitātēm.

DP1: Pateicoties saņemtajiem datiem, iepriekšējā atskaites periodā solītais attiecībā uz datu izguvi no GC-MS spektra un to analīzi, tika izpildīts līdz šī pārskata perioda beigām (D1.1. un M1.1.).

Ir identificēts no kuņģa (kuņģa audiem un kuņģa sulas) iegūto gaistošo organisko savienojumu kopums (D1.1).

Lai iegūtu dziļāku korelāciju un salīdzināšanu, tiks veikta turpmāka datu statistiskā analīze, tiklīdz būs pieejami GC-MS dati no izelpas (DP2).

Tādējādi pēcdoktorants ir sasniedzis DP1 un M1.1. plānotos rezultātus.

DP2: Šajā laika periodā tiek turpināts darbs pie izelpas paraugu ņemšanas un GC-MS analīzes.

Turpinoties COVID-19 pandēmijai, plānotā klātienes mobilitātes vizīte uz A.C.Camargo vēža centru Brazīlijā, lai piedalītos sekvencēšanas analīzes darbībās, joprojām ir atlikta uz nenoteiktu laiku objektīvu iemeslu dēļ.

Jau iepriekšējā pārskata periodā pēcdoktorants uzsāka sarunas ar Dr. Emmanuel Dias-Neto (Medicīniskās ģenētikas laboratorijas vadītājs A.C.Camargo vēža centrā Brazīlijā) par iespēju veikt virtuālo mobilitāti. Šajā pārskata periodā tika panākta vienošanās  par virtuālās mobilitātes realizāciju laika posmā no 22.10.2021. līdz 26.11.2021. (kopējais virtuālās mobilitātes garums ir 7 dienas). Ar uzņemošo organizāciju ir saskaņots virtuālās mobilitātes plāns (izvirzīti uzdevumi un sasniedzamie mērķi).

Virtuālās mobilitātes vadītāji - Dr. Emmanuel Dias-Neto (Medicīniskās ģenētikas laboratorijas vadītājs A.C.Camargo vēža centrā Brazīlijā) un Thais F. Bartelli (PhD, Zinātniskais pētnieks Medicīniskās ģenētikas laboratorijā, A.C.Camargo vēža centrā Brazīlijā).

Mobilitātes ietvaros pēcdoktorants apgūs zināšanas par nukleīnskābju ekstrakcijas un pastiprināšanas metodēm, liela mēroga DNS sekvencēšanu un pirms sekvencēšanas analīzes nepieciešamajiem soļiem.

Pandēmijas dēļ sekvencēšanas analīze ir aizkavējusies, kā arī Latvijas un Latvijas Universitātes noteiktie ierobežojumi liedz pēcdoktorantam doties klātienes mobilitātē projektā plānoto praktisko darbu veikšanā.

DP3: Šajā atskaites periodā ir sākusies pacientu atlase un elpas mērījumi, izmantojot eNose instrumentu.

Šis ir jauns instrumenta prototips ar dažādiem sensoriem - metāla oksīda gāzes sensoriem un zelta nanodaļiņu un infrasarkanajiem sensoriem (IR).

Izmantojot jau pieminēto iekārtu, tiek reģistrēti gan traucējošie faktori, gan pacienta veselības stāvoklis, klīniskie dati, H. pylori statuss un anketas dati.

Pēcdoktorants ir pilnveidojis savas prasmes datu analizēšanā un skriptu izstrādē, kas vēlāk tiks pielietotas arī eNose analīzes datu analizēšanā.

Pēcdoktorants turpina piedalīties konferencēs, semināros un sanāksmēs, lai rastu papildu iespējas zināšanu pārnesei, pieredzes apmaiņai un tālākiem pētījumiem citos projektos.

2021. gada 23. septembrī pēcdoktorants Latvijas Universitātes Medicīnas zinātņu padomes sēdē, kurā pēcdoktoranti atskaitās par savu pētījumu gaitu, prezentēja projekta aktivitāšu gaitu, sasniegtos rezultātus un vēl veicamos uzdevumus.

Tāpat par projekta aktivitātēm un tā jauninājumiem tika stāstīts Latvijas Universitātes rīkotajā Zināšanu Agoras pasākumā 2021. gada 23. septembrī (Zināšanu Agora ir iespēja pētniekiem un studentiem pasaulei prezentēt savus pētnieciskos darbus un ieinteresēt lielāku cilvēku skaitu zinātnē.).

2021. gada 6. oktobrī pēcdoktorants uzstājās Latvijas Universitātes Doktorantūras skolā translācijas izpētē medicīnā ar lekciju ,,Gaistošie organiskie savienojumi cilvēka izelpā kuņģa vēža diagnosticēšanai”, lekcijā piedalījās vairāk nekā 15 doktoranti un jaunie zinātnieki.

Šajā laika periodā tika apmeklētas šādas konferences virtuālajā vietnē (attālināti):

- EUROSENSORS 2021 (07.09.2021.) – vienas dienas garā pasākumā tika papildinātas zināšanas par ķīmisko sensoru un mākslīgās ožas sasniegumiem (DP3).

- 34th Workshop of the European Helicobacter and Microbiota Study Group (18.09.2021.) (DP2/DP3) – pēcdoktorants kursa ietvaros iepazinās ar jaunāko pētījumu rezultātiem un ieguva padziļinātu izpratni par Helicobacter pylori infekciju, mikrobiotu un vēzi.

- Breath Biopsy Conference 2021 by Owlstone Medical Ltd. (12.-13.10.2021.) – konferencē tika prezentēti jaunākie sasniegumi, panākumi un problēmas, kas saistīti ar elpas izpēti (DP2).

Šajā laika periodā tika apmeklētas šādi kursi virtuālajā vietnē (attālināti):

- Practical Essentials of Data Analysis for GC & GC-MS by Anthias Consulting Limited UK (01.10.2021.) - kursa ietvaros tika skatīta GC-MS ģenerēto datu analīze, sākot ar hromatogrammas un masas spektra interpretāciju. Kurss aptvēra tādas tēmas kā - kvalitatīvo analīzi, identifikāciju, kvantitāti un puskvantitāti (DP1/DP2).

Šajā laika periodā tika apmeklēta vasaras skola virtuālajā vietnē (attālināti):

- Cancer Core Europe (CCE) Virtual Summer School in Translational Cancer Research 2021 (13.-14.10.2021.) – šajā divu ar pus dienu garajā kursā tā dalībniekiem tika organizētas darba grupas ar dažādu disciplīnu pārstāvjiem no dažādu vēža izpētes kontinuuma, īpašu uzmanību pievēršot personalizētajai vēža medicīnai; un seminārs par zinātnisko rakstniecību un dotāciju priekšlikumiem (DP1/DP2/DP3).

Pēcdoktorants veiksmīgi nokārtojis latviešu valodas kursa A2 līmeni.

Tika regulāri apmeklētas “H2020” VOGAS projekta attālinātās projekta sanāksmes Zoom platformā.