La investigación de un equipo internacional de científicos que incluye a brasileños ha encontrado un vínculo entre el cáncer colorrectal y los cambios en los patrones de la microbiota intestinal que no dependen de los hábitos alimentarios de las poblaciones estudiadas. El descubrimiento allana el camino para el desarrollo de pruebas no invasivas capaces de predecir la aparición de la enfermedad.
El estudio se publica este lunes, 1 de abril en la revista Nature Medicine. Su primer autor es Andrew Maltez Thomas, quien tiene un doctorado en bioinformática de la Universidad de São Paulo (USP), Brasil. Thomas recibió el apoyo de la Fundación de Investigación de São Paulo - FAPESP a través de una beca para una pasantía de investigación en la Universidad de Trento en Italia.
En una de las encuestas más amplias y variadas jamás realizadas sobre el tema, los investigadores combinaron la metagenómica, bioinformática y aprendizaje automático (con el uso de inteligencia artificial) para correlacionar la aparición de cáncer colorrectal con datos de microbiota intestinal de 969 personas en Canadá, Porcelana, Francia, Alemania, Japón y Estados Unidos.
Los hallazgos identificaron grupos de microorganismos asociados con el cáncer colorrectal en todas las poblaciones estudiadas, y firmas en el metabolismo microbiano (patrones de metabolitos producidos por microorganismos) que pueden usarse para predecir la aparición de la enfermedad. La investigación tuvo otros dos resultados importantes. Uno es el descubrimiento en los intestinos de pacientes con cáncer colorrectal de una especie específica de bacteria que se encuentra comúnmente en la boca y las vías respiratorias. La otra es una correlación entre el cáncer colorrectal y la presencia del gen de una enzima microbiana que degrada la colina. un nutriente esencial del grupo de vitamina B.
El estudio encontró niveles más altos de la especie bacteriana Fusobacterium nucleatum en pacientes con cáncer colorrectal que en individuos sanos. Esta bacteria normalmente habita en regiones de la boca, y se pensó que la acidez de otras partes del tracto gastrointestinal le resultaba fatal.
"Un mayor número de bacterias orales tiende a viajar al intestino en pacientes con cáncer colorrectal. Esta migración puede causar inflamación en el intestino, dando lugar al tumor, "Thomas dijo." Sin embargo, no sabemos el motivo real de la migración, sólo que existe un vínculo entre la presencia de estas bacterias en el intestino y el cáncer colorrectal y que el vínculo merece ser investigado más a fondo ".
El otro descubrimiento, una presencia significativa del gen de la enzima microbiana colina trimetilamina liasa (cutC) en muestras fecales de pacientes con cáncer colorrectal, refuerza la posibilidad de un vínculo cancerígeno entre la microbiota intestinal y una dieta rica en grasas, indicado por investigaciones previas. "Cuando la enzima escinde la colina, que es abundante en dietas que contienen grandes cantidades de carnes rojas y otros alimentos grasos, libera acetaldehído, un carcinógeno conocido, "Dijo Thomas.
En el estudio, los investigadores utilizaron datos sobre la composición y abundancia de todas las bacterias encontradas en 969 muestras fecales. Desarrollar un método de análisis simple que pueda ser ampliamente utilizado por clínicas y hospitales, seleccionaron las bacterias estadísticamente significativas.
"Nuestros resultados de 16 especies de bacterias fueron comparables a los de los análisis que utilizaron todas las especies. Este es un paso importante en el desarrollo de una herramienta de diagnóstico simple que prescinde de la necesidad de secuenciar toda la microbiota pero que tiene la precisión necesaria". "Dijo Thomas.
La asociación no es un vínculo causal
La investigación sobre los vínculos entre la microbiota intestinal y la salud humana ha aumentado en los últimos diez años, pero el nuevo estudio innova al concebir las bacterias como marcadores del desarrollo de enfermedades.
"Por lo general, los marcadores se buscan directamente en asociación con las células tumorales. Usamos un concepto diferente. Nuestro análisis se basa en cambios en un conjunto relativamente pequeño de bacterias en un espectro de cientos de bacterias que viven en el intestino y pueden indicar la presencia de una enfermedad, "dijo Emmanuel Dias-Neto, investigador del Centro Internacional de Investigaciones del Centro Oncológico A.C. Camargo (CIPE) y coautor del artículo.
La secuenciación del ADN obtenido de la microbiota intestinal permitió a los investigadores identificar las bacterias presentes en cada muestra fecal. para medir la cantidad de cada bacteria, e identificar variantes en sus genomas que pueden estar vinculadas a diferentes resultados, como un mayor riesgo de cáncer colorrectal.
Debe enfatizarse, sin embargo, que el estudio no mostró que las alteraciones en la microbiota intestinal causen cáncer colorrectal.
"Detectamos una asociación, pero eso no implica necesariamente un vínculo causal. La pregunta es si bacterias específicas pueden causar cáncer o si el cáncer crea un ambiente diferente en el conducto colorrectal y, por lo tanto, favorece a ciertas bacterias sobre otras. Todavía no tenemos una respuesta lo cual sería fundamental para que los resultados de la investigación descrita en el artículo ayuden a desarrollar terapias para tratar el cáncer colorrectal, "dijo João Carlos Setubal, Catedrático del Departamento de Bioquímica de la Universidad de São Paulo, coordinador del Programa Interunitario de Posgrado en Bioinformática de la misma universidad, y también coautor del artículo. Setubal y Dias-Neto supervisaron la investigación de doctorado de Thomas.
Análisis computacional
Según los investigadores, Este puede ser el estudio más grande jamás realizado sobre cáncer colorrectal basado en datos de muestras fecales y poblaciones tan diversas. El grupo analizó datos de cinco estudios públicos y otros dos estudios realizados por investigadores de la Universidad de Trento.
Con los datos de estos siete estudios pudieron identificar enzimas y bacterias, y averiguar cómo la microbiota intestinal puede predecir el desarrollo del cáncer colorrectal. Utilizaron datos de otros dos estudios con 200 muestras para validar sus hallazgos.
"Secuenciación del ADN de las muestras, que requería distinguir entre el ADN de la microbiota y el ADN humano, fue un medio para identificar y cuantificar las especies de microorganismos y sus genes presentes en las muestras, "Dijo Thomas." Extrajimos el ADN de las muestras fecales y lo secuenciamos. Luego usamos métodos computacionales para analizar los datos. Como resultado, pudimos identificar y cuantificar la abundancia de especies y genes ".
Debido a que los datos provienen de diferentes estudios, los investigadores utilizaron métodos estadísticos sofisticados para analizarlos como un conjunto.
"Utilizamos métodos estadísticos metaanalíticos y técnicas de aprendizaje automático para averiguar qué tan predictivos eran los resultados, "Dijo Thomas.
Los hallazgos fueron validados por Nicola Segata, un biólogo computacional de la Universidad de Trento y supervisor en el extranjero del proyecto, y reforzado por otro estudio realizado en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Alemania sobre los vínculos entre el microbioma intestinal y el cáncer. Un artículo sobre el estudio EMBL se publica en el mismo número de Nature Medicine.
"Mientras prepara los artículos, intercambiamos datos e información con el otro grupo en una asociación que resultó muy importante para reforzar nuestros hallazgos. Aunque usamos técnicas de aprendizaje automático y diferentes métodos estadísticos, llegamos a la misma conclusión de que el microbioma intestinal puede predecir la presencia de cáncer colorrectal en diferentes poblaciones y estudios, "Dijo Thomas.
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