L'Atlas du microbiome du cancer donne une image plus claire du microbiote vivant dans les organes

Les ingénieurs biomédicaux de l'Université Duke ont conçu un algorithme pour supprimer les informations génétiques microbiennes contaminées de l'Atlas du génome du cancer (TCGA). Avec une image plus claire du microbiote vivant dans divers organes à la fois sains et cancéreux, les chercheurs pourront désormais découvrir de nouveaux biomarqueurs de maladies et mieux comprendre comment de nombreux cancers affectent le corps humain.

Dans la première étude utilisant l'ensemble de données nouvellement décontaminé, les chercheurs ont déjà découvert que les tissus organiques normaux et cancéreux ont une composition de microbiote légèrement différente, que les bactéries de ces sites malades peuvent pénétrer dans la circulation sanguine, et que ces informations bactériennes pourraient aider à diagnostiquer le cancer et à prédire les résultats pour les patients.

Les résultats paraissent en ligne le 30 décembre dans la revue Hôte cellulaire et microbe .

TCGA est un programme de génomique du cancer de référence qui a caractérisé moléculairement plus de 20, 000 cancers primitifs et échantillons sains appariés couvrant 33 types de cancer. Il a produit plus de 2,5 millions de gigaoctets de données "omiques". L'atlas comprend quel ADN est présent, quels sont les marqueurs épigénétiques sur l'ADN, quel ADN est activé et quelles protéines sont produites. Il est disponible gratuitement pour un usage public.

Une étude à partir des données de l'atlas a révélé une abondance de Fusobacterium nucleatum dans le cancer colorectal, qui s'est depuis avéré être révélateur du stade, survie, métastases et même les réponses médicamenteuses de ce type de cancer. De nombreuses autres études ont recherché de tels biomarqueurs bactériens, cependant peu ont été découverts. Une grande raison à cela est la contamination.

Lorsque des bactéries sont introduites accidentellement dans les échantillons par les laboratoires, il devient difficile de discerner quelles espèces étaient réellement dans les échantillons pour commencer. Alors que des études similaires sur le microbiome utilisant des matériaux riches en microbes tels que les matières fécales peuvent surmonter de petites quantités de contamination, les échantillons relativement minuscules prélevés sur des organes humains vivants et des échantillons de tumeurs ne le peuvent pas.

Lors de l'examen d'un sous-ensemble de données de séquençage TCGA, des analyses antérieures ont révélé que l'ADN microbien d'un certain nombre d'espèces était le résultat d'une contamination en laboratoire.

Toutes les études sur le microbiote sont tourmentées par l'idée que si vous trouvez un microbe, était-ce vraiment dans le tissu ou s'agissait-il d'une contamination introduite pendant le traitement ? Nous avons inventé une méthode qui peut extraire les microbes qui étaient vraiment dans chaque échantillon et l'avons utilisée pour construire ce que nous avons appelé l'Atlas du microbiome du cancer, qui sera une ressource formidable pour la communauté et nous permettra de comprendre comment le cancer altère le microbiome d'un organe."

Xiling Shen, le professeur agrégé de la famille Hawkins en génie biomédical à Duke

La méthode pour éliminer la contamination des données TCGA a été inventée par Anders Dohlman, un étudiant diplômé du laboratoire de Shen. Dohlman a d'abord comparé les signatures du microbiome entre les tissus cancéreux de différents organes et du sang, et exclu les espèces contaminantes qui sont apparues sans discernement. Il a ensuite comparé les signatures du microbiome d'échantillons identiques qui ont été traités sur des sites séparés, allant de Harvard à Baylor. Dohlman a conclu que les espèces microbiennes qui ne peuvent être détectées qu'à partir d'un site spécifique seraient les contaminants, lui permettant d'attribuer une signature de contamination unique pour chaque site.

"Un grand défi dans ce processus était les espèces à preuves mixtes, qui sont des bactéries à la fois contaminantes et endogènes des tissus, " a déclaré Dohlman. " Mais parce que TCGA a tellement de types de données différents, nous avons pu le taquiner. Les mégadonnées aident vraiment !"

L'effort porte déjà ses fruits de diverses manières. Après avoir utilisé l'algorithme de décontamination de Dohlman, les chercheurs ont examiné de près les signatures du microbiote d'échantillons prélevés sur des patients atteints de cancer colorectal. Ils ont découvert deux groupes uniques de bactéries fréquemment trouvées ensemble, dont l'un semble être associé à la survie des patients.

Les chercheurs ont également découvert que certains cancers altèrent effectivement le microbiome de leurs organes résidents. Ça pourrait être, Shen raisonne, que les tumeurs modifient le microenvironnement d'un organe, le rendant plus ou moins hospitalier aux différentes espèces microbiennes. Et en recherchant des signatures microbiennes dans les échantillons de sang des patients, ils ont également constaté que, malgré les idées reçues du contraire, certaines bactéries se retrouvent dans la circulation sanguine, ce qui pourrait également fournir une indication de l'évolution d'un cancer.

« Il y a eu une sorte de crise sur le terrain quant à la possibilité de reproduire ou non des articles de grande envergure, en raison du défi de la contamination, " dit Shen. " Par exemple, tandis qu'un centre serait en mesure de reproduire ses résultats, un autre centre ne le ferait pas. Cela explique pourquoi :chaque centre a son propre biais très cohérent. (Ses propres contaminants microbiens résidents.) À l'avenir, de nouvelles études peuvent utiliser notre méthode pour supprimer ce biais et reproduire les résultats, et les centres de recherche pourraient être en mesure d'utiliser leurs biais que nous avons identifiés pour atténuer leur contamination. »

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