Ricercatori dell'EMBL, l'Università di Trento, e i loro collaboratori internazionali hanno ora analizzato più studi esistenti di associazione del microbioma sul cancro del colon-retto insieme a dati di nuova generazione. Le loro meta-analisi stabiliscono cambiamenti del microbioma specifici della malattia che sono globalmente robusti - coerenti in sette paesi in tre continenti - nonostante le differenze nell'ambiente, dieta e stile di vita. Il loro studio è stato pubblicato oggi in Medicina della natura .
Georg Zeller del Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (EMBL) di Heidelberg, Germania:"Abbiamo utilizzato una rigorosa analisi di apprendimento automatico per identificare le firme microbiche per il cancro del colon-retto. Abbiamo convalidato queste firme nelle fasi iniziali del cancro e in più studi, in modo che possano servire come base per il futuro screening del cancro non invasivo".
Nicola Segata dell'Università di Trento in Italia:"Non solo abbiamo stabilito un pannello di microbi intestinali associati al cancro del colon-retto tra le popolazioni, ma ha anche trovato firme nel metabolismo microbico che hanno un potere predittivo simile. Questi consentiranno una nuova ricerca volta a capire come i microbi intestinali possono contribuire causalmente allo sviluppo del cancro».
Lo studio condotto dagli scienziati dell'EMBL si concentra su un processo in cui alcuni batteri intestinali trasformano gli acidi biliari che fanno parte dei nostri succhi digestivi in metaboliti che possono essere cancerogeni. Il relativo studio dell'Università di Trento mostra come alcune classi di batteri degradano la colina, un nutriente essenziale contenuto nella carne e in altri alimenti, e trasformarlo in un metabolita potenzialmente pericoloso. In precedenza è stato dimostrato che questo metabolita aumenta il rischio di malattie cardiovascolari, e ora può anche essere collegato al cancro del colon-retto.
Una delle sfide degli studi metagenomici, che si basano su materiale genetico di microbi in campioni ambientali come feci, consiste nel collegare frammenti genetici ai vari organismi microbici a cui appartengono. L'obiettivo di questo cosiddetto compito di profiling tassonomico è identificare e quantificare le specie batteriche presenti nel campione. "Nonostante i diversi approcci nella profilazione tassonomica e nell'analisi statistica, i nostri studi hanno raggiunto conclusioni molto simili, ", afferma il leader del gruppo EMBL Peer Bork, "il che rende questo uno dei casi più promettenti per la diagnostica basata sul microbioma finora".
"Sulla strada per caratterizzare completamente il microbioma intestinale umano per studi di associazione"
Nel pannello di marcatori microbici riproducibili associati al cancro del colon-retto che sono stati stabiliti, ci sono entrambi i batteri precedentemente collegati, come Fusobacterium nucleatum, e nuove specie e geni microbici. "Nell'analisi dei dati metagenomici, il ruolo chiave è giocato dall'analisi computazionale. Avevamo bisogno di sviluppare algoritmi per identificare i microbi ad altissima risoluzione e precisione, " dice Segata che ha condotto lo studio all'Università di Trento. "Il gene che degrada la colina in un metabolita potenzialmente pericoloso è un buon esempio. Questo gene è spesso trasportato nel microbioma intestinale da una specie batterica che non ha un nome e che abbiamo scoperto in un altro lavoro all'inizio di quest'anno".
In questo altro lavoro pubblicato sulla rivista Cell, Segata e il suo gruppo hanno identificato, tramite la metagenomica, diverse centinaia di specie microbiche prevalenti nel microbioma intestinale ma rimaste finora inesplorate utilizzando strumenti sperimentali standard. "Continuare questo sforzo per scoprire completamente la diversità del microbioma intestinale può portare a trovare ulteriori associazioni di membri del microbioma con altre malattie umane".
Ulteriore espansione delle dimensioni delle coorti e della diversità della popolazione
Gli studi hanno anche scoperto che il numero e la dimensione delle coorti incluse nella meta-analisi erano fondamentali per stabilire la forte associazione tra il microbioma intestinale e il cancro del colon-retto. "Il microbioma intestinale dipende fortemente da fattori come la dieta, stile di vita, e ambiente, " continua Segata, "e considerando popolazioni geograficamente e culturalmente diverse è quindi necessario ottenere firme microbiche che sono effettivamente associate a livello globale con il cancro del colon-retto". Ciò significa anche che includere più campioni metagenomici da popolazioni sottorappresentate e avvicinarsi alla dimensione del campione di alcuni attuali studi genetici umani può migliorare ulteriormente l'associazione e guidare meglio le future strategie diagnostiche e terapeutiche basate sul microbioma per il cancro del colon-retto.
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