A bél mikrobiota elősegítheti a vastagbélrák előfordulását

A bél mikrobiota - a bélben élő mikrobák populációja - felhasználható a vastagbélrák előfordulásának előrejelzésére, a második leggyakoribb rákfajta a nőknél és a harmadik a férfiaknál.

Egy nemzetközi tudóscsoport, köztük brazilok kutatása összefüggést talált a vastagbélrák és a bél mikrobiota mintázatának változása között, amelyek nem függenek a vizsgált populációk étkezési szokásaitól. A felfedezés utat nyit a nem invazív tesztek kifejlesztéséhez, amelyek képesek megjósolni a betegség megjelenését.

A tanulmányt hétfőn teszik közzé, Április 1. a Nature Medicine folyóiratban. Első szerzője Andrew Maltez Thomas, aki a São Paulo Egyetemen (USP) szerzett PhD -t bioinformatikából, Brazília. Thomast a São Paulo Research Foundation (FAPESP) támogatta ösztöndíjjal kutatási gyakorlatra az olaszországi Trento Egyetemen.

A témában valaha végzett egyik legnagyobb és legváltozatosabb felmérésben a kutatók kombinálták a metagenomikát, a bioinformatika és a gépi tanulás (mesterséges intelligencia használatával) a kolorektális rák előfordulásának és a bél mikrobiota adatainak korrelációjához Kanadában, 969 ember esetében, Kína, Franciaország, Németország, Japán és az Egyesült Államok.

Az eredmények minden vizsgált populációban azonosították a vastagbélrákhoz kapcsolódó mikroorganizmusok csoportjait, és aláírások a mikrobiális anyagcserében (mikroorganizmusok által termelt metabolitok mintái), amelyek felhasználhatók a betegség előfordulásának előrejelzésére. A kutatásnak két másik fontos eredménye is volt. Az egyik a vastag- és végbélrákos betegek belekben történő felfedezése egy bizonyos baktériumfajnál, amely általában a szájban és a légutakban található. A másik a kolorektális rák és a kolint lebontó mikrobiális enzim génje közötti korreláció, nélkülözhetetlen B -vitamin tápanyag.

A tanulmány a Fusobacterium nucleatum baktériumfajok magasabb szintjét találta vastagbélrákos betegekben, mint egészséges egyénekben. Ez a baktérium általában a száj egyes területein él, és a gyomor -bél traktus más részeinek savasságát végzetesnek hitték.

"A vastagbélrákos betegeknél nagyobb számban jutnak el a bélbe a bélbe. Ez a migráció gyulladást okozhat a bélben, daganatot okoz, - mondta Thomas. - Azonban nem tudjuk a migráció valódi okát, csak azt, hogy van kapcsolat ezeknek a baktériumoknak a bélben való jelenléte és a vastagbélrák között, és ez a kapcsolat megérdemli a további vizsgálatot. "

A másik felfedezés, a kolin-trimetil-amin-láz (cutC) mikrobiális enzim génjének jelentős jelenléte a vastagbélrákos betegek székletmintáiban, megerősíti a rákkeltő kapcsolat lehetőségét a bél mikrobiota és a zsíros étrend között, korábbi kutatások jelzik. "Amikor az enzim hasítja a kolint, amely bőséges a nagy mennyiségű vörös húst és más zsíros ételeket tartalmazó étrendekben, acetaldehidet szabadít fel, jól ismert rákkeltő anyag, - mondta Thomas.

A tanulmányban a kutatók 969 székletmintában található összes baktérium összetételére és bőségére vonatkozó adatokat használták fel. Egy egyszerű elemzési módszer kifejlesztése, amelyet a klinikák és a kórházak széles körben használhatnak, kiválasztották a statisztikailag szignifikáns baktériumokat.

"16 baktériumfajból származó eredményeink összehasonlíthatók voltak az összes fajt használó elemzések eredményeivel. Ez fontos lépés egy egyszerű diagnosztikai eszköz kifejlesztésében, amely nélkülözi a teljes mikrobiota szekvenálásának szükségességét, de rendelkezik a szükséges pontossággal, - mondta Thomas.

A társulás nem okozati kapcsolat

A bél mikrobiota és az emberi egészség közötti összefüggések kutatása az elmúlt tíz évben tovább nőtt, de az új tanulmány úgy újít, hogy a baktériumokat a betegségek kialakulásának markereiként fogják fel.

"A markereket általában közvetlenül a tumorsejtekkel összefüggésben keresik. Más koncepciót alkalmazunk. Elemzésünk a bélben élő több száz baktérium spektrumának viszonylag kis baktériumhalmazában bekövetkezett változásokon alapul, és jelezheti a egy betegség, -mondta Emmanuel Dias-Neto, az A.C. Camargo Cancer Center Nemzetközi Kutatóközpontjának (CIPE) kutatója és a cikk társszerzője.

A bél mikrobiotából nyert DNS szekvenálása lehetővé tette a kutatók számára, hogy azonosítsák az egyes székletmintákban található baktériumokat, az egyes baktériumok mennyiségének mérésére, és azonosítani azokat a variánsokat a genomjukban, amelyek különböző eredményekhez kapcsolódhatnak, mint például a vastagbélrák fokozott kockázata.

Hangsúlyozni kell, azonban, hogy a tanulmány nem mutatta ki, hogy a bél mikrobiota változásai vastagbélrákot okoznak.

"Egy összefüggést észleltünk, de ez nem feltétlenül okoz okozati összefüggést. A kérdés az, hogy bizonyos baktériumok okozhatnak -e rákot, vagy a rák más környezetet teremt a vastagbélcsatornában, és ezáltal előnyben részesít bizonyos baktériumokat másokkal szemben. Még nincs válaszunk, amely alapvető fontosságú lenne a cikkben leírt kutatás eredményeihez, hogy segítsen a kolorektális rák kezelésére szolgáló terápiák kifejlesztésében, - mondta João Carlos Setubal, A São Paulo Egyetem biokémiai tanszékének rendes professzora, Ugyanazon egyetem Bioinformatikai Egyetemi Egyetemi Programjának koordinátora, és a cikk társszerzője is. Setubal és Dias-Neto felügyelte Thomas PhD kutatásait.

Számítási elemzés

A kutatók szerint ez lehet a valaha volt legnagyobb vastagbélrák-vizsgálat a székletminták és az ilyen sokféle populáció adatai alapján. A csoport öt nyilvános tanulmány és két másik tanulmány adatait elemezte a Trento -i Egyetemen.

E hét vizsgálat adatai alapján képesek voltak azonosítani az enzimeket és a baktériumokat, és annak megállapítása, hogy a bél mikrobiota hogyan tudja megjósolni a vastagbélrák kialakulását. Eredményeik megerősítésére két másik vizsgálat adatait használták fel 200 mintával.

"A minták DNS -szekvenálása, ami megkövetelte a mikrobiota DNS és az emberi DNS megkülönböztetését, eszköz volt a mintákban található mikroorganizmusok és génjeik azonosítására és számszerűsítésére, "Thomas mondta." Kivontunk DNS -t a székletmintákból, és szekvenáltuk. Ezt követően számítási módszerekkel elemeztük az adatokat. Ennek eredményeképpen sikerült azonosítani és számszerűsíteni a fajt és a génbőséget. "

Mivel az adatok különböző tanulmányokból származnak, a kutatók kifinomult statisztikai módszerekkel elemezték őket együttesként.

"Metaanalitikus statisztikai módszereket és gépi tanulási technikákat használtunk annak megállapítására, hogy az eredmények mennyire jósoltak, - mondta Thomas.

Az eredményeket Nicola Segata validálta, a Trento Egyetem számítástechnikai biológusa és a projekt témavezetője külföldön, és megerősítette egy másik tanulmány, amelyet a németországi Európai Molekuláris Biológiai Laboratóriumban (EMBL) végeztek a bél mikrobioma és a rák közötti kapcsolatokról. Az EMBL tanulmányról szóló cikk a Nature Medicine ugyanebben a számában jelenik meg.

"A cikkek előkészítése közben adatokat és információkat cseréltünk a másik csoporttal olyan partnerségben, amely rendkívül fontosnak bizonyult megállapításaink megerősítéséhez. Bár gépi tanulási technikákat és különböző statisztikai módszereket használtunk, ugyanarra a következtetésre jutottunk, hogy a bél mikrobioma előre tudja jelezni a vastagbélrák jelenlétét különböző populációkban és vizsgálatokban, - mondta Thomas.

• Egy új elemzés globális mikrobiális aláírásokat hoz létre a vastagbélrákra vonatkozóan
• A halak nyálka az antibiotikumok lehetséges forrása lehet