En el primer estudio que utilizó el conjunto de datos recientemente descontaminado, los investigadores ya han descubierto que los tejidos de órganos normales y cancerosos tienen una composición de microbiota ligeramente diferente, que las bacterias de estos sitios enfermos pueden ingresar al torrente sanguíneo, y que esta información bacteriana podría ayudar a diagnosticar el cáncer y predecir los resultados de los pacientes.
Los resultados aparecen en línea el 30 de diciembre en la revista. Anfitrión celular y microbio .
TCGA es un programa histórico de genómica del cáncer que caracterizó molecularmente a más de 20, 000 cáncer primario y muestras sanas emparejadas que abarcan 33 tipos de cáncer. Ha producido más de 2,5 millones de gigabytes de datos "ómicos". El atlas incluye qué ADN está presente, qué marcadores epigenéticos hay en el ADN, qué ADN está activado y qué proteínas se están produciendo. Está disponible gratuitamente para uso público.
Un estudio de los datos del atlas reveló una abundancia de Fusobacterium nucleatum en el cáncer colorrectal, que desde entonces ha demostrado ser indicativo de etapa, supervivencia, metástasis e incluso respuestas a fármacos de este tipo de cáncer. Muchos más estudios han buscado tales biomarcadores bacterianos, sin embargo, se han descubierto pocos. Una gran razón de esto es la contaminación.
Cuando los laboratorios introducen accidentalmente bacterias en las muestras, Para empezar, resulta difícil discernir qué especies estaban realmente en las muestras. Si bien estudios similares de microbiomas que utilizan material rico en microbios, como las heces, pueden superar pequeñas cantidades de contaminación, las muestras relativamente minúsculas tomadas de órganos humanos vivos y muestras de tumores no pueden.
Al examinar un subconjunto de datos de secuenciación TCGA, Los análisis anteriores encontraron que el ADN microbiano de varias especies era el resultado de la contaminación del laboratorio.
Todos los estudios de microbiota están plagados de la noción de que si encuentra un microbio, ¿Estaba realmente en el tejido o se introdujo contaminación durante el procesamiento? Hemos inventado un método que puede extraer los microbios que estaban realmente en cada muestra y lo usamos para construir lo que hemos llamado The Cancer Microbiome Atlas, lo que será un gran recurso para la comunidad y nos permitirá comprender cómo el cáncer altera el microbioma de un órgano ".
Xiling Shen, el profesor asociado de ingeniería biomédica de la familia Hawkins en Duke
El método para eliminar la contaminación de los datos TCGA fue inventado por Anders Dohlman, estudiante de posgrado en el laboratorio de Shen. Dohlman primero comparó las firmas del microbioma entre tejidos cancerosos de diferentes órganos y sangre, y descartó especies contaminantes que se presentaran indiscriminadamente. Luego comparó las firmas del microbioma de muestras idénticas que se procesaron en sitios separados, desde Harvard hasta Baylor. Dohlman concluyó que las especies microbianas que solo pueden detectarse en un sitio específico serían los contaminantes, permitiéndole asignar una firma de contaminación única para cada sitio.
"Un gran desafío en este proceso fueron las especies de evidencia mixta, que son bacterias que son tanto contaminantes como endógenas al tejido, ", dijo Dohlman." Pero debido a que TCGA tiene tantos tipos diferentes de datos, pudimos desentrañarlo. ¡Los macrodatos realmente ayudan! "
El esfuerzo ya está dando sus frutos de diversas formas. Después de usar el algoritmo de descontaminación de Dohlman, los investigadores observaron de cerca las firmas de microbiota de muestras tomadas de pacientes con cáncer colorrectal. Descubrieron dos grupos únicos de bacterias que con frecuencia se encuentran juntas, uno de los cuales parece estar asociado con la supervivencia del paciente.
Los investigadores también descubrieron que algunos cánceres sí alteran el microbioma de sus órganos residentes. Puede ser, Shen razona, que los tumores alteran el microambiente de un órgano, haciéndolo más o menos hospitalario para diferentes especies microbianas. Y al buscar firmas microbianas en muestras de sangre de pacientes, también encontraron que, a pesar de la sabiduría convencional al contrario, algunas bacterias llegan al torrente sanguíneo, que también podría proporcionar una indicación del progreso de un cáncer.
"Ha habido una especie de crisis en el campo sobre si se pueden reproducir o no artículos de alto perfil, debido al desafío de la contaminación, "dijo Shen." Por ejemplo, mientras que un centro podría reproducir sus resultados, otro centro no lo haría. Esto explica por qué:cada centro tiene su propio sesgo muy consistente. (Sus propios microbios contaminantes residentes). En el futuro, nuevos estudios pueden utilizar nuestro método para eliminar este sesgo y reproducir resultados, y los centros de investigación podrían utilizar el sesgo que hemos identificado para mitigar su contaminación ".
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