Neue Analyse etabliert globale mikrobielle Signaturen für Darmkrebs

Es ist seit langem bekannt, dass Krebs durch Umwelteinflüsse wie ungesunde Ernährung oder Rauchen entsteht. In letzter Zeit, die Mikroben, die in und auf unserem Körper leben, sind als Schlüsselakteure auf die Bühne gekommen:Während Magenkrebs durch eine einzige Bakterienart verursacht werden kann, Helicobacter pylori, Die Rolle, die Darmmikroben bei der Entstehung von Dickdarmkrebs – der dritthäufigsten Krebsart weltweit – spielen, ist weniger klar. Um ihren Einfluss zu bestimmen, Assoziationsstudien zielen darauf ab, aufzuzeigen, wie sich die Mikroben, die den Darm von Darmkrebspatienten besiedeln, von denen unterscheiden, die gesunde Probanden bewohnen.

Forscher des EMBL, die Universität Trient, und ihre internationalen Mitarbeiter haben nun mehrere bestehende Mikrobiom-Assoziationsstudien zu Darmkrebs zusammen mit neu generierten Daten analysiert. Ihre Metaanalysen stellen krankheitsspezifische Mikrobiomveränderungen fest, die global robust sind – konsistent in sieben Ländern auf drei Kontinenten – trotz unterschiedlicher Umweltbedingungen, Ernährung und Lebensstil. Ihre Studie wurde heute in . veröffentlicht Naturmedizin .

Georg Zeller vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg, Deutschland:„Wir haben eine rigorose Machine-Learning-Analyse verwendet, um mikrobielle Signaturen für Darmkrebs zu identifizieren. Wir haben diese Signaturen in frühen Krebsstadien und in mehreren Studien validiert. damit sie als Grundlage für zukünftige nicht-invasive Krebsvorsorgeuntersuchungen dienen können."

Nicola Segata von der Universität Trient in Italien:"Wir haben nicht nur ein Panel von Darmmikroben erstellt, die mit Darmkrebs in allen Bevölkerungsgruppen in Verbindung stehen, fanden aber auch Signaturen im mikrobiellen Stoffwechsel, die eine ähnliche Vorhersagekraft haben. Diese werden neue Forschungen ermöglichen, die darauf abzielen zu verstehen, wie Darmmikroben kausal zur Krebsentstehung beitragen können."

Die von EMBL-Wissenschaftlern geleitete Studie konzentriert sich auf einen Prozess, bei dem bestimmte Darmbakterien Gallensäuren, die Teil unserer Verdauungssäfte sind, in krebserregende Stoffwechselprodukte umwandeln. Die dazugehörige Studie der Universität Trient zeigt, wie bestimmte Bakterienklassen Cholin abbauen, ein essentieller Nährstoff, der in Fleisch und anderen Lebensmitteln enthalten ist, und verwandeln es in einen potenziell gefährlichen Metaboliten. Es wurde bereits gezeigt, dass dieser Metabolit das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöht. und kann nun auch mit Darmkrebs in Verbindung gebracht werden.

Eine der Herausforderungen metagenomischer Studien, die auf genetischem Material von Mikroben in Umweltproben wie Stuhl, besteht darin, genetische Fragmente mit den verschiedenen mikrobiellen Organismen zu verknüpfen, zu denen sie gehören. Ziel dieser sogenannten taxonomischen Profilerstellung ist es, die in der Probe vorhandenen Bakterienarten zu identifizieren und zu quantifizieren. "Trotz unterschiedlicher Ansätze in taxonomischer Profilerstellung und statistischer Analyse, unsere Studien kamen zu sehr ähnlichen Ergebnissen, " sagt EMBL-Gruppenleiter Peer Bork, "Das macht dies zu einem der vielversprechendsten Fälle für die mikrobiombasierte Diagnostik bisher."

"Auf dem Weg zur vollständigen Charakterisierung des menschlichen Darmmikrobioms für Assoziationsstudien"

Im Panel reproduzierbarer mikrobieller Marker, die mit Darmkrebs assoziiert sind, wurde es gibt beide zuvor verbundene Bakterien, wie Fusobacterium nucleatum, und neue mikrobielle Spezies und Gene. „Bei der Analyse metagenomischer Daten die Schlüsselrolle spielt dabei die rechnerische Analyse. Wir mussten Algorithmen entwickeln, um Mikroben mit sehr hoher Auflösung und Präzision zu identifizieren. " sagt Segata, der die Studie an der Universität Trient leitete. "Das Gen, das Cholin in einem potenziell gefährlichen Metaboliten abbaut, ist ein gutes Beispiel. Dieses Gen wird im Darmmikrobiom häufig von einer Bakterienart getragen, die keinen Namen hat und die wir Anfang dieses Jahres in einer anderen Arbeit entdeckt haben."

In dieser anderen Arbeit, die in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde, Segata und seine Gruppe identifizierten - mittels Metagenomik - mehrere hundert mikrobielle Spezies, die im Darmmikrobiom weit verbreitet sind, aber bisher mit experimentellen Standardwerkzeugen unerforscht geblieben sind. "Die Fortsetzung dieser Bemühungen, die Vielfalt des Darmmikrobioms vollständig aufzudecken, kann dazu führen, dass zusätzliche Assoziationen von Mikrobiommitgliedern mit anderen menschlichen Krankheiten gefunden werden."

Kohortengröße und Bevölkerungsvielfalt weiter ausbauen

Die Studien fanden auch heraus, dass die Anzahl und Größe der Kohorten, die in die Metaanalyse einbezogen wurden, entscheidend für die Feststellung des starken Zusammenhangs zwischen dem Darmmikrobiom und Darmkrebs waren. „Das Darmmikrobiom ist stark abhängig von Faktoren wie Ernährung, Lebensstil, und Umwelt, " fährt Segata fort, "und die Berücksichtigung geografisch und kulturell unterschiedlicher Populationen ist daher erforderlich, um mikrobielle Signaturen zu erhalten, die tatsächlich weltweit mit Darmkrebs in Verbindung gebracht werden." Dies bedeutet auch, dass die Einbeziehung von mehr metagenomischen Proben aus unterrepräsentierten Bevölkerungsgruppen und die Annäherung an die Stichprobengröße einiger aktueller humangenetischer Studien die Assoziation weiter verbessern und zukünftige mikrobiombasierte Diagnose- und Therapiestrategien für Darmkrebs besser vorantreiben können.

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