Istraživanje međunarodnog tima znanstvenika, uključujući Brazilce, otkrilo je vezu između kolorektalnog karcinoma i promjena u obrascima crijevne mikrobiote koje ne ovise o prehrambenim navikama proučavane populacije. Otkriće otvara put razvoju neinvazivnih testova koji mogu predvidjeti pojavu bolesti.
Studija je objavljena ovog ponedjeljka, 1. travnja, u časopisu Nature Medicine. Njegov prvi autor je Andrew Maltez Thomas, koji je doktorirao bioinformatiku na Sveučilištu São Paulo (USP), Brazil. Thomasa podržala je São Paulo Research Foundation - FAPESP putem stipendije za istraživačku praksu na Sveučilištu Trento u Italiji.
U jednom od najvećih i najrazličitijih istraživanja ikada provedenih na tu temu, istraživači su kombinirali metagenomiku, bioinformatika i strojno učenje (uz upotrebu umjetne inteligencije) za korelaciju pojave kolorektalnog karcinoma s podacima o crijevnim mikrobiotama za 969 ljudi u Kanadi, Kina, Francuska, Njemačka, Japanu i Sjedinjenim Državama.
Nalazi su identificirali skupine mikroorganizama povezanih s kolorektalnim karcinomom u svim ispitivanim populacijama, i potpisi u mikrobnom metabolizmu (uzorci metabolita koje proizvode mikroorganizmi) koji se mogu koristiti za predviđanje pojave bolesti. Istraživanje je imalo još dva važna ishoda. Jedan je otkriće u crijevima pacijenata s kolorektalnim karcinomom određene vrste bakterija koja se obično nalazi u ustima i dišnim putovima. Drugi je korelacija između kolorektalnog karcinoma i prisutnosti gena za mikrobni enzim koji razgrađuje kolin, esencijalna hranjiva tvar vitamina B.
Studija je otkrila veću razinu bakterijske vrste Fusobacterium nucleatum u pacijenata s kolorektalnim karcinomom nego u zdravih osoba. Ova bakterija obično nastanjuje područja usne šupljine, a smatralo se da je kiselost drugih dijelova gastrointestinalnog trakta za njega kobna.
"Veći broj oralnih bakterija obično putuje u crijeva kod pacijenata s kolorektalnim karcinomom. Ova migracija može uzrokovati upalu u crijevima, uzrokuje nastanak tumora, "Thomas je rekao." Međutim, ne znamo pravi razlog migracije, samo što postoji veza između prisutnosti ovih bakterija u crijevima i kolorektalnog karcinoma i ta veza zaslužuje daljnje istraživanje. "
Drugo otkriće, značajna prisutnost gena za mikrobni enzim kolin trimetilamin-liazu (cutC) u fekalnim uzorcima pacijenata kolorektalnog karcinoma, pojačava mogućnost kancerogene veze između crijevne mikrobiote i masne prehrane, na što ukazuju prethodna istraživanja. "Kad enzim cijepa kolin, koje obiluje dijetama koje sadrže velike količine crvenog mesa i druge masne hrane, oslobađa acetaldehid, dobro poznati kancerogen, “Rekao je Thomas.
U studiji, istraživači su koristili podatke o sastavu i brojnosti svih bakterija pronađenih u 969 uzoraka izmeta. Za razvoj jednostavne metode analize koju klinike i bolnice mogu široko koristiti, odabrali su statistički značajne bakterije.
"Naši rezultati iz 16 vrsta bakterija bili su usporedivi s onima iz analiza korištenjem svih vrsta. Ovo je važan korak u razvoju jednostavnog dijagnostičkog alata koji nema potrebe za sekvenciranjem cijele mikrobiote, ali ima potrebnu preciznost, “Rekao je Thomas.
Povezivanje nije uzročno -posljedična veza
U posljednjih deset godina poraslo je istraživanje veza između crijevne mikrobiote i zdravlja ljudi, no nova studija donosi inovacije poimajući bakterije kao markere razvoja bolesti.
"Markere se obično traži izravno u vezi s tumorskim stanicama. Koristimo drugačiji koncept. Naša se analiza temelji na promjenama u relativno malom skupu bakterija u spektru stotina bakterija koje žive u crijevima i mogu ukazivati na prisutnost bolest, "rekao je Emmanuel Dias-Neto, istraživač u Međunarodnom istraživačkom centru CIPE Camargo Cancer Center (CIPE) i koautor članka.
Sekvenciranje DNA dobivene iz crijevne mikrobiote omogućilo je istraživačima da identificiraju bakterije prisutne u svakom uzorku izmeta, za mjerenje količine svake bakterije, i identificirati varijante u svojim genomima koje mogu biti povezane s različitim ishodima, kao što je povećan rizik od raka debelog crijeva.
Treba naglasiti, međutim, da studija nije pokazala da promjene u crijevnoj mikrobioti uzrokuju kolorektalni karcinom.
"Otkrili smo udrugu, ali to ne podrazumijeva nužno uzročnu vezu. Pitanje je mogu li određene bakterije uzrokovati rak ili rak stvara drugačije okruženje u kolorektalnom kanalu i time favorizira određene bakterije u odnosu na druge. Još nemamo odgovor, što bi bilo temeljno za rezultate istraživanja opisanih u članku koji bi pomogli u razvoju terapija za liječenje kolorektalnog karcinoma, "rekao je João Carlos Setubal, Redoviti profesor na Odjelu za biokemiju Sveučilišta São Paulo, koordinatorica Interunit postdiplomskog programa bioinformatike istog sveučilišta, a također i koautor članka. Setubal i Dias-Neto nadgledali su Thomasovo doktorsko istraživanje.
Računalna analiza
Prema istraživačima, ovo bi moglo biti najveće istraživanje kolorektalnog karcinoma ikada temeljeno na podacima iz fekalnih uzoraka i tako raznolike populacije. Grupa je analizirala podatke iz pet javnih studija i dvije druge studije istraživača sa Sveučilišta u Trentu.
Na temelju podataka iz ovih sedam studija uspjeli su identificirati enzime i bakterije, te utvrditi kako crijevna mikrobiota može predvidjeti razvoj kolorektalnog karcinoma. Koristili su podatke iz dvije druge studije s 200 uzoraka kako bi potvrdili svoje nalaze.
"DNK sekvenciranje uzoraka, što je zahtijevalo razlikovanje DNK mikrobiote od ljudske DNK, bio je način identificiranja i kvantificiranja vrsta mikroorganizama i njihovih gena prisutnih u uzorcima, "Rekao je Thomas." Izvadili smo DNK iz fekalnih uzoraka i sekvencirali je. Zatim smo koristili računske metode za analizu podataka. Kao rezultat toga, uspjeli smo identificirati i kvantificirati vrstu i brojnost gena. "
Budući da su podaci došli iz različitih studija, istraživači su koristili sofisticirane statističke metode kako bi ih analizirali kao cjelinu.
"Koristili smo meta-analitičke statističke metode i tehnike strojnog učenja kako bismo otkrili koliko su rezultati bili predviđljivi, “Rekao je Thomas.
Nalaze je potvrdio Nicola Segata, računski biolog na Sveučilištu u Trentu i nadzornik u inozemstvu za projekt, i potkrijepljeno drugim istraživanjem provedenim u Europskom laboratoriju za molekularnu biologiju (EMBL) u Njemačkoj o vezama između crijevnog mikrobioma i raka. Članak o studiji EMBL objavljen je u istom broju časopisa Nature Medicine.
"Prilikom pripreme članaka, razmijenili smo podatke i informacije s drugom grupom u partnerstvu koje se pokazalo iznimno važnim za jačanje naših nalaza. Iako smo koristili tehnike strojnog učenja i različite statističke metode, došli smo do istog zaključka da crijevni mikrobiom može predvidjeti prisutnost kolorektalnog karcinoma u različitim populacijama i studijama, “Rekao je Thomas.
Rotavirus igra važnu ulogu u razvoju dijabetesa tipa 1
Zapadnjačka prehrana može povećati rizik od "smrtonosne sepse",
Infliximab može ometati učinkovitost nekih cjepiva protiv COVID-19
Malo dokaza za trombocitopeniju povezanu s cjepivom mRNA COVID-19,
Samo naprijed,
Studija povezuje potrošnju fermentiranog povrća s niskom smrtnošću od COVID-19
Bolest iritabilnog crijeva povećava rizik od demencije
Znanstvenici su dugo istraživali vezu između crijeva i mozga. Sada, nova studija pokazuje da starije osobe s kroničnom upalom probavnog trakta mogu razviti demenciju više od sedam godina ranije od oni
Studija opisuje početnu bazu zdravih crijevnih mikrobioma i profil obilja
Početna baza zdravih crijevnih mikrobioma i profil obilja opisani su u studiji objavljenoj 11. rujna, 2019. u časopisu s otvorenim pristupom PLOS ONE Charlesa Hadley Kinga s Medicinskog centra Sveučil
Crijevni mikrobiom povezan s problemima u ponašanju djece
Djeca s problemima u ponašanju mogu imati različit sastav u crijevnom mikrobiomu, s obzirom da su roditelji imali važnu ulogu u tome koliko su razlike bile izražene, osim hrane koju pružaju, nova stud