Žarnyno mikrobiota gali padėti prognozuoti kolorektalinio vėžio atsiradimą

Žarnyno mikrobiota - mūsų žarnyne gyvenančių mikrobų populiacija - gali būti naudojama storosios žarnos vėžio atsiradimui prognozuoti, antra pagal dažnumą vėžio rūšis moterims ir trečia vyrams.

Tarptautinės mokslininkų grupės, įskaitant brazilus, tyrimai parodė ryšį tarp gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio ir žarnyno mikrobiotos modelių pokyčių, kurie nepriklauso nuo tiriamų populiacijų mitybos įpročių. Šis atradimas atveria kelią neinvazinių testų, galinčių numatyti ligos atsiradimą, kūrimui.

Tyrimas paskelbtas šį pirmadienį, Balandžio 1 d. žurnale „Nature Medicine“. Pirmasis jo autorius yra Andrew Maltezas Thomasas, turintis bioinformatikos daktaro laipsnį San Paulo universitete (USP), Brazilija. Thomasą rėmė San Paulo tyrimų fondas - FAPESP per stipendiją, skirtą praktikai Trento universitete Italijoje.

Vienoje didžiausių ir įvairiausių apklausų, kada nors atliktų šia tema, tyrėjai sujungė metagenomiką, bioinformatika ir mašinų mokymasis (naudojant dirbtinį intelektą), siekiant koreguoti gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio atsiradimą su žarnyno mikrobiotos duomenimis apie 969 žmones Kanadoje, Kinija, Prancūzija, Vokietija, Japonija ir JAV.

Išvadose nustatytos mikroorganizmų grupės, susijusios su storosios žarnos vėžiu visose tirtose populiacijose, ir parašai mikrobų metabolizme (mikroorganizmų gaminamų metabolitų modeliai), kuriais galima prognozuoti ligos atsiradimą. Tyrimas turėjo du kitus svarbius rezultatus. Vienas iš jų yra gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu sergančių pacientų žarnyne atradimas tam tikros rūšies bakterijų, dažniausiai randamų burnoje ir kvėpavimo takuose. Kitas yra koreliacija tarp gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio ir cholino ardančio mikrobinio fermento geno buvimo, esminė vitamino B grupės maistinė medžiaga.

Tyrimo metu nustatyta, kad gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu sergantiems pacientams bakterijų rūšis Fusobacterium nucleatum yra didesnė nei sveikų asmenų. Ši bakterija paprastai gyvena burnos ertmėje, o kitų virškinimo trakto dalių rūgštingumas buvo laikomas mirtinu.

"Didesnis skaičius burnos ertmės bakterijų linkę patekti į žarnyną tiesiosios žarnos vėžiu sergantiems pacientams. Ši migracija gali sukelti žarnyno uždegimą, sukeliantis naviką, "Tomas pasakė." Tačiau nežinome tikrosios migracijos priežasties, tik tai, kad yra ryšys tarp šių bakterijų buvimo žarnyne ir storosios žarnos vėžio ir kad šis ryšys nusipelno tolesnio tyrimo “.

Kitas atradimas, reikšmingas mikrobinio fermento cholino trimetilamino lipazės (cutC) geno buvimas gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžiu sergančių pacientų išmatose, sustiprina kancerogeninio ryšio tarp žarnyno mikrobiotos ir riebios dietos galimybę, rodo ankstesni tyrimai. „Kai fermentas skaido choliną, kurio gausu dietose, kuriose yra daug raudonos mėsos ir kitų riebių maisto produktų, išskiria acetaldehidą, gerai žinomas kancerogenas, “ - sakė Tomas.

Tyrime, tyrėjai naudojo duomenis apie visų bakterijų, rastų 969 išmatų mėginiuose, sudėtį ir gausą. Sukurti paprastą analizės metodą, kurį galėtų plačiai naudoti klinikos ir ligoninės, jie atrinko statistiškai reikšmingas bakterijas.

"Mūsų 16 bakterijų rūšių rezultatai buvo palyginami su visų rūšių analizių rezultatais. Tai yra svarbus žingsnis kuriant paprastą diagnostikos priemonę, kuri nereikalauja sekos visai mikrobiotai, tačiau turi reikiamą tikslumą, “ - sakė Tomas.

Asociacija nėra priežastinis ryšys

Per pastaruosius dešimt metų išaugo žarnų mikrobiotos ir žmonių sveikatos sąsajų tyrimai, tačiau naujame tyrime inovacijos atsiranda, kai bakterijos laikomos ligos vystymosi žymenimis.

"Žymenų paprastai ieškoma tiesiogiai kartu su naviko ląstelėmis. Mes naudojame kitokią sąvoką. Mūsų analizė pagrįsta santykinai nedidelio bakterijų rinkinio pokyčiais šimtuose bakterijų, gyvenančių žarnyne, ir gali parodyti, kad yra liga, “-sakė Emmanuelis Dias-Neto, A.C. Camargo vėžio centro tarptautinio tyrimų centro (CIPE) tyrinėtojas ir straipsnio bendraautorius.

DNR, gautos iš žarnyno mikrobiotos, sekos nustatymas leido tyrėjams nustatyti bakterijas, esančias kiekviename išmatų mėginyje, išmatuoti kiekvienos bakterijos kiekį, ir nustatyti jų genomų variantus, kurie gali būti susieti su skirtingais rezultatais, tokių kaip padidėjusi storosios žarnos vėžio rizika.

Reikėtų pabrėžti, vis dėlto, kad tyrimas neįrodė, kad žarnyno mikrobiotos pokyčiai sukelia kolorektalinį vėžį.

„Aptikome asociaciją, bet tai nebūtinai reiškia priežastinį ryšį. Kyla klausimas, ar specifinės bakterijos gali sukelti vėžį, ar vėžys sukuria kitokią aplinką tiesiosios žarnos kanale ir taip teikia pirmenybę tam tikroms bakterijoms. Mes dar neturime atsakymo, kuri būtų esminė straipsnyje aprašytų tyrimų rezultatams, padedantiems sukurti gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio gydymo būdus, “ - sakė João Carlosas Setubalas. San Paulo universiteto Biochemijos katedros tikrasis profesorius, to paties universiteto Bioinformatikos magistrantūros studijų programos koordinatorius, taip pat straipsnio bendraautorius. Setubal ir Dias-Neto vadovavo Thomaso doktorantūros tyrimams.

Skaičiavimo analizė

Pasak tyrėjų, tai gali būti didžiausias storosios žarnos vėžio tyrimas, pagrįstas išmatų mėginių ir tokių įvairių populiacijų duomenimis. Grupė išanalizavo penkių viešųjų tyrimų ir dar dviejų Trento universiteto tyrėjų atliktų tyrimų duomenis.

Remdamiesi šių septynių tyrimų duomenimis, jie galėjo nustatyti fermentus ir bakterijas, ir išsiaiškinti, kaip žarnyno mikrobiota gali numatyti kolorektalinio vėžio vystymąsi. Savo išvadoms patvirtinti jie naudojo dviejų kitų tyrimų duomenis su 200 mėginių.

„DNR mėginių seka, todėl reikėjo atskirti mikrobiotos DNR ir žmogaus DNR, buvo priemonė nustatyti ir kiekybiškai įvertinti mėginiuose esančias mikroorganizmų rūšis ir jų genus, "Tomas pasakė." Mes ištraukėme DNR iš išmatų mėginių ir sekvenavome. Tada mes naudojome skaičiavimo metodus duomenims analizuoti. Dėl to mums pavyko nustatyti ir kiekybiškai įvertinti rūšis ir genų gausą “.

Kadangi duomenys buvo gauti iš skirtingų tyrimų, tyrėjai naudojo sudėtingus statistinius metodus, kad juos analizuotų kaip ansamblį.

„Mes panaudojome metaanalitinius statistinius metodus ir mašininio mokymosi metodus, kad sužinotume, kokie buvo nuspėjami rezultatai, “ - sakė Tomas.

Išvadas patvirtino Nicola Segata, Trento universiteto skaičiavimo biologas ir projekto vadovas užsienyje, ir sustiprino kitas tyrimas, atliktas Europos molekulinės biologijos laboratorijoje (EMBL) Vokietijoje dėl žarnyno mikrobiomos ir vėžio sąsajų. Straipsnis apie EMBL tyrimą paskelbtas tame pačiame „Nature Medicine“ numeryje.

„Rengdamas straipsnius, mes keitėmės duomenimis ir informacija su kita grupe partnerystėje, kuri pasirodė esanti labai svarbi siekiant sustiprinti mūsų išvadas. Nors mes naudojome mašininio mokymosi metodus ir skirtingus statistinius metodus, mes padarėme tą pačią išvadą, kad žarnyno mikrobiomas gali numatyti gaubtinės ir tiesiosios žarnos vėžio buvimą įvairiose populiacijose ir tyrimuose, “ - sakė Tomas.

• Nauja analizė nustato pasaulinius storosios žarnos vėžio mikrobų parašus
• Žuvų gleivės gali būti galimas antibiotikų šaltinis