Ny analyse fastslår globale mikrobielle signaturer for tyktarmskræft

Kræft har længe været kendt for at opstå på grund af miljøpåvirkninger som usund kost eller rygning. På det sidste, mikroberne, der lever i og på vores krop, er kommet ind på scenen som nøglespillere:mens mavekræft kan skyldes en enkelt bakterieart, Helicobacter pylori, den rolle, som tarmmikrober spiller i udviklingen af ​​tyktarmskræft - den tredje mest almindelige kræft i verden - er mindre tydelig. For at bestemme deres indflydelse, foreningsundersøgelser har til formål at kortlægge, hvordan mikroberne, der koloniserer tarmen hos kolorektal cancerpatienter, er forskellige fra dem, der bor i raske forsøgspersoner.

Forskere fra EMBL, universitetet i Trento, og deres internationale samarbejdspartnere har nu analyseret flere eksisterende mikrobiomforeningsstudier af tyktarmskræft sammen med nygenererede data. Deres metaanalyser etablerer sygdomsspecifikke mikrobiomændringer, der er globalt robuste - konsekvente på tværs af syv lande på tre kontinenter - på trods af forskelle i miljø, kost og livsstil. Deres undersøgelse er blevet offentliggjort i dag i Naturmedicin .

Georg Zeller fra European Molecular Biology Laboratory (EMBL) i Heidelberg, Tyskland:"Vi brugte en streng maskinlæringsanalyse til at identificere mikrobielle signaturer for tyktarmskræft. Vi validerede disse signaturer i tidlige kræftstadier og i flere undersøgelser, så de kan tjene som grundlag for fremtidig ikke-invasiv kræftscreening. "

Nicola Segata fra University of Trento i Italien:"Vi etablerede ikke kun et panel af tarmmikrober forbundet med tyktarmskræft på tværs af befolkninger, men fandt også signaturer i mikrobiel metabolisme, der har lignende forudsigelseskraft. Disse vil gøre det muligt for ny forskning, der sigter mod at forstå, hvordan tarmmikrober kan bidrage kausalt til kræftudvikling. "

Undersøgelsen ledet af EMBL -forskere fokuserer på en proces, hvor visse tarmbakterier forvandler galdesyrer, der er en del af vores fordøjelsessaft, til metabolitter, der kan være kræftfremkaldende. Den relaterede undersøgelse fra University of Trento viser, hvordan visse klasser af bakterier nedbryder cholin, et vigtigt næringsstof i kød og andre fødevarer og gør det til en potentielt farlig metabolit. Denne metabolit har tidligere vist sig at øge risikoen for hjerte -kar -sygdomme, og kan nu også kobles til tyktarmskræft.

En af udfordringerne ved metagenomiske undersøgelser, som er baseret på genetisk materiale fra mikrober i miljøprøver som afføring, er at knytte genetiske fragmenter til de forskellige mikrobielle organismer, de tilhører. Målet med denne såkaldte taksonomiske profilering er at identificere og kvantificere de bakteriearter, der findes i prøven. "På trods af forskellige tilgange inden for taksonomisk profilering og statistisk analyse, vores undersøgelser nåede meget lignende konklusioner, "siger EMBL -gruppeleder Peer Bork, "hvilket gør dette til et af de mest lovende tilfælde for mikrobiombaseret diagnostik hidtil."

"På vej til fuldt ud at karakterisere det humane tarmmikrobiom til foreningsstudier"

I panelet med reproducerbare mikrobielle markører forbundet med tyktarmskræft, der blev etableret, der er begge tidligere forbundne bakterier, såsom Fusobacterium nucleatum, og nye mikrobielle arter og gener. "I analysen af ​​metagenomiske data, nøglerollen spilles af beregningsanalysen. Vi havde brug for at udvikle algoritmer til at identificere mikrober ved meget høj opløsning og præcision, "siger Segata, der ledede undersøgelsen ved University of Trento." Genet, der nedbryder cholin i en potentielt farlig metabolit, er et godt eksempel. Dette gen bæres ofte i tarmmikrobiomet af en bakterieart, der ikke har et navn, og som vi opdagede i et andet værk tidligere på året. "

I dette andet arbejde publiceret i tidsskriftet Cell, Segata og hans gruppe identificerede - via metagenomics - flere hundrede mikrobielle arter, der er udbredt i tarmmikrobiomet, men forblev hidtil uudforsket ved hjælp af standardforsøgsværktøjer. "At fortsætte denne indsats for fuldt ud at afdække tarmmikrobiomets mangfoldighed kan føre til at finde yderligere associationer af mikrobiomedlemmer med andre menneskelige sygdomme."

Yderligere udvidelse af kohorte størrelser og befolkningsdiversitet

Undersøgelserne fandt også, at antallet og størrelsen af ​​de kohorter, der er inkluderet i metaanalysen, var nøglen til at etablere den stærke sammenhæng mellem tarmmikrobiomet og kolorektal cancer. "Tarmmikrobiomet er stærkt afhængigt af faktorer som kost, livsstil, og miljø, "fortsætter Segata, "og i betragtning af geografisk og kulturelt mangfoldige befolkninger er det derfor nødvendigt for at opnå mikrobielle signaturer, der faktisk er globalt forbundet med kolorektal cancer." Dette betyder også, at ved at inkludere flere metagenomiske prøver fra underrepræsenterede populationer og nærme sig stikprøvestørrelsen på nogle aktuelle menneskelige genetiske undersøgelser kan yderligere forbedre foreningen og bedre drive fremtidige mikrobiombaserede diagnostiske og terapeutiske strategier for tyktarmskræft.

• MUSC-undersøgelse giver bevis for sammenhæng mellem utæt tarm og autoantistofproduktion hos HIV-positive patienter
• Tarmmikrobiota kan hjælpe med at forudsige forekomsten af ​​kolorektal cancer