Kanker is een ziekte die wordt veroorzaakt door mutaties in de genen van het organisme dat erdoor wordt aangetast. Deze mutaties leiden tot ontregeling van de betrokken cellen, het uitschakelen van programma's die celgroei en -proliferatie moduleren, of die tumoren vormen.
Echter, alle menselijke kankers worden niet alleen veroorzaakt door mutaties in het menselijk genoom. Bijvoorbeeld, pancreaskankers zijn meestal gastheer voor microben die de meest gebruikte chemotherapiemedicijnen bij deze patiënten afbreken, zoals blijkt uit een onderzoek uit 2017 in het tijdschrift Science. Dit bracht onderzoeker Gregory Poore ertoe om de rol van microben bij verschillende kankers na te streven.
Samenwerken met experts uit verschillende disciplines, de onderzoekers onderzochten de meerlagige interacties die optreden tussen tumoren en de vele microben die op en in het menselijk lichaam leven. Senior onderzoeker Rob Knight zei:"Bijna alle eerdere inspanningen op het gebied van kankeronderzoek gingen ervan uit dat tumoren steriele omgevingen zijn en negeerden de complexe interactie die menselijke kankercellen kunnen hebben met de bacteriën, virussen en andere microben die in en op ons lichaam leven. Het aantal microbiële genen in ons lichaam is veel groter dan het aantal menselijke genen, dus het zou niet moeten verbazen dat ze ons belangrijke aanwijzingen geven over onze gezondheid."
Het opsporen van kanker in de vroegste stadia van een eenvoudige bloedafname is het doel van verschillende bedrijven die momenteel 'vloeibare biopsieën' ontwikkelen om circulerend menselijk tumor-DNA te detecteren. Nu hebben onderzoekers van UC San Diego aangetoond dat ze kunnen bepalen wie kanker heeft. en wat voor soort, gebaseerd op een uitlezing van microbieel DNA in hun bloed. Beeldcredits:Szabolcs Borbely / Shutterstock De eerste stap was het onderzoeken van de gegevens over microbiële genen die zijn opgeslagen in The Cancer Genome Atlas, dat is een enorme database van tumor-geassocieerde genomische gegevens verzameld van duizenden tumoren en onderhouden door het National Cancer Institute. De onderzoekers zeggen dat het de eerste keer is dat wetenschappers hebben geprobeerd microbieel DNA op zo'n indrukwekkende schaal te identificeren uit menselijke genomische gegevens.
Ze onderzochten meer dan 18, 000 monsters van menselijke tumoren, genomen van bijna 10, 500 patiënten met 33 verschillende soorten tumoren. Ze probeerden onderscheidende patronen van microbiële genen te vinden die verband houden met specifieke tumoren. Sommige zijn al bekend, zoals de koppeling tussen HPV (humaan papillomavirus) en baarmoederhalskanker, hoofd, en nek, of die van Fusobacterium soorten met darmkanker.
De wetenschappers hebben ook veel nieuwe microbiële patronen opgepikt die in staat waren om het ene kankertype van het andere te onderscheiden. Een voorbeeld is dat van Faecalibacterium , een soort die darmkanker kan onderscheiden van andere tumortypes.
Zo kwamen de onderzoekers tot een goed begrip van hoe het microbioom van duizenden kankermonsters eruitziet. De volgende stap was om de kracht van machine learning te gebruiken om te zien of een van deze microbiële patronen specifiek was voor bepaalde soorten kanker. Ze trainden hun machine learning-programma's om dergelijke specifieke associaties op te pikken en te gebruiken om het type kanker te diagnosticeren. Vervolgens testten ze hun honderden modellen en ontdekten, tot hun genoegen, dat ze het type kanker konden identificeren, uitsluitend op basis van het microbiële DNA in het bloed.
De volgende stap, voor de wetenschappers, was om geavanceerde kankers uit de dataset te verwijderen. Het programma was nog steeds in staat om op basis van microbiële gegevens nog steeds veel soorten kanker in stadia I en II te onderscheiden. De onderzoekers voerden vervolgens strenge procedures uit om de bioinformatica-gegevens te ontsmetten, wat betekent dat meer dan 90% van de microbiële gegevens is verwijderd. Toch, de machine identificeerde veel vroege kankers correct op type.
In een pilotstudie is het team van onderzoekers nam bloedmonsters van ongeveer 100 patiënten met drie soorten kanker, waaronder ongeveer 60, 25, en 15 patiënten, elk met prostaat, long, en melanoomkanker. Ze gebruikten hun op maat gemaakte tools om ervoor te zorgen dat de gegevens zo betrouwbaar mogelijk waren door vervuilende metingen te elimineren. Vervolgens namen ze uitlezingen van het microbiële profiel voor elk van de bloedmonsters.
Door deze profielen met elkaar en met de plasmamonsters van ongeveer 70 ziektevrije vrijwilligers te vergelijken, het team ontdekte dat hun machine learning-modellen mensen met kanker konden onderscheiden van mensen zonder kanker, in de meeste gevallen. Dat is, ze zouden 86% van de mensen met longkanker kunnen oppikken terwijl ze longziekte correct uitsluiten bij alle personen die negatief zijn voor deze aandoening. Ze konden ook onderscheid maken tussen elk van de soorten kanker. Bijvoorbeeld, ze konden in 81% van de gevallen terecht zien of de patiënt longkanker of prostaatkanker had.
Co-auteur Sandip Pravin Patel zegt:"De mogelijkheid, in een enkele buis bloed, een uitgebreid profiel hebben van het DNA van de tumor (natuur) en het DNA van de microbiota van de patiënt (nurture), bij wijze van spreken, is een belangrijke stap voorwaarts in het beter begrijpen van interacties tussen de gastheer en omgeving bij kanker." Hij legt uit dat het mogelijk is om deze benadering te gebruiken om bij te houden hoe het genoom van de tumor en van de microbiota met de tijd verandert, het wordt dus niet alleen gebruikt als een diagnostisch instrument, maar ook als een monitoringinstrument voor langetermijnopvolging van de werkzaamheid van de behandeling.
Hij gaat door, "Dit kan grote gevolgen hebben voor de zorg voor kankerpatiënten, en in de vroege opsporing van kanker als deze resultaten bij verdere tests blijven ophouden."
Patel legt uit dat de meeste vormen van kanker tegenwoordig alleen kunnen worden gediagnosticeerd door een chirurgische biopsie, waarbij een stuk van de vermoedelijke tumor wordt verwijderd en door experts wordt onderzocht. De diagnose is gebaseerd op de moleculaire markers die specifiek zijn voor elk type kanker. Het probleem met deze aanpak is dat het invasief is, kost tijd, en is duur.
Onlangs, Voor veel van deze kankers zijn vloeibare biopsieën ontwikkeld. Hier wordt een bloedmonster gebruikt om specifieke mutaties in menselijk DNA op te sporen die in omloop worden gevonden om specifieke tumoren te diagnosticeren. Terwijl bloedmarkers (meestal moleculen die op het oppervlak van tumorcellen worden gevonden) al worden gebruikt om het beloop van sommige tumoren te diagnosticeren en te volgen, genetische markers zijn relatief nieuw. Ze worden bij sommige tumoren gebruikt om het verloop van de ziekte op te sporen, maar hun gebruik voor tumordiagnose is niet goedgekeurd door de Food and Drug Administration (FDA).
De reden is de slechte nauwkeurigheid van deze tests bij het onderscheiden tussen normale variaties in menselijke genen en de werkelijke aanwezigheid van mutaties in vroege kanker. Niet alleen zo, zegt Patel, "ze kunnen geen kankers oppikken waar menselijke genoomveranderingen niet bekend zijn of niet detecteerbaar zijn."
Dit betekent dat vloeibare biopsieën waarschijnlijk een hoog percentage fout-negatieven hebben, vooral voor zeldzame tumoren. Als de snelheid van de mutatie laag is, en het aantal afgeworpen cellen is ook laag, de kans om de mutatie op te pikken is inderdaad klein. Dus, de patiënt kan heel goed worden verteld dat er geen bewijs is van kanker ondanks de aanwezigheid van een tumor.
De huidige test die is gebaseerd op de detectie van microbieel DNA in plaats van tumor-DNA, is dat het meer merkbare veranderingen weerspiegelt omdat, in tegenstelling tot de uniformiteit van menselijk DNA over alle weefsels van het menselijk lichaam, microbiële DNA-profielen variëren enorm van weefsel tot weefsel. Dus, in plaats van te hopen een van de relatief zeldzame veranderingen in het menselijk DNA op te pikken om een tumor te diagnosticeren, het is gemakkelijker om veranderingen in het microbiële DNA op te pikken die de aanwezigheid van kankers en hun type nauwkeurig kunnen weergeven, eerder in het proces van tumorvorming, vergeleken met vloeibare biopsieën, in ieder geval in hun huidige stadium. Dit geldt ook voor kankers die geen genetische mutaties hebben die momenteel detecteerbaar zijn met behulp van vloeibare biopsieën.
Het huidige platform kan nog steeds fout-negatieven retourneren, zeggen de onderzoekers, maar ze verfijnen hun aanpak met meer gegevens om de nauwkeurigheid van de voorspelling te vergroten. Een ander gevaar bij deze benadering is de overdiagnose van tumoren of een hoog percentage fout-positieven.
En ten derde, veel mutaties zijn niet kanker, maar zijn gerelateerd aan de leeftijd of zijn van het type dat spontaan verdwijnt. In feite, zonder het microbiële DNA-onderzoek, het individu zou er helemaal niets van weten. Zelfs sommige vroege vormen van kanker verdienen geen behandeling. Als resultaat, het is essentieel om te onthouden dat vroegtijdige screening en diagnose van kanker niet altijd nodig is. De noodzaak van dergelijke procedures moet worden bepaald door een arts.
Positieve microbiële uitlezingen mogen ook niet worden opgevat als kanker, tenzij aanvullende tests worden gedaan om te bevestigen dat er een tumor aanwezig is, bepaal het type en de locatie.
Het team kijkt uit naar de ontwikkeling van een door de FDA goedgekeurde test om kanker te diagnosticeren.
Om dit te behalen, ze moeten de 'normale' microbiële patronen onder gezonde mensen van veel verschillende populaties profileren. Ten tweede, ze moeten beslissen of de microbiële handtekeningen in dood bloed de aanwezigheid van doden weerspiegelen, live, of openbarstende microben. Dit is belangrijk voor het ontwikkelen van een meer accurate benadering.
De voorlopige bevindingen moeten worden gevalideerd in een grotere populatie met een veel grotere verscheidenheid aan patiënten, wat gepaard gaat met hoge kosten vooraf. Om hun doelen te helpen bereiken, het team heeft octrooiaanvragen ingediend en een bedrijf opgericht met de naam Micronoma.
De onderzoekers wijzen erop dat, hoewel microbiologen in hun werk vaak decontaminatieprotocollen gebruiken, het is niet een veel voorkomende praktijk in kankeronderzoeken. Ze hopen dat deze studie de nadruk op het gebied van kankerbiologie zal veranderen, door kankerwetenschappers bewuster te maken van de microben in het menselijk lichaam.
Ten tweede, het zou kunnen helpen om het nieuwe veld van kanker-geassocieerde bloedmicrobiomen naar voren te schuiven in therapieën, helpen te begrijpen wat de microben doen bij kanker en of ze kunnen worden gebruikt om deze aandoeningen te behandelen. En als het zo is, de volgende vraag is of ze kunnen worden geleverd of nagebootst om kanker met meer succes te behandelen.
Darmbacteriën kunnen in verband worden gebracht met depressie
Onderzoekers hopen dat een bloedtest die fibromyalgie nauwkeurig diagnosticeert, binnen vijf jaar beschikbaar kan zijn
Dat Pepto je maagzweer waarschijnlijk niet zal helpen
Wordt het coronavirus verspreid via de ontlasting?
Onderzoek toont aan dat darmparasieten de ernst van COVID-19 verminderen
Voedsel beïnvloedt selectief darmmicroben, vindt onderzoek
Mensen met IBS-symptomen die waarschijnlijk een laag vitamine D-gehalte hebben,
studie toont Als u een van de twee op de tien mensen bent die last heeft van symptomen van het prikkelbaredarmsyndroom (PDS), zoals een opgeblazen gevoel, maagkrampen en constipatie, het is zeer waars
Veelvoorkomende genetische variant verklaart waarom immunotherapie vaak faalt bij de ziekte van Crohn
De reden waarom een veelgebruikte reeks geneesmiddelen niet effectief is bij sommige patiënten met de ziekte van Crohn, is tot nu toe niet vastgesteld. Echter, een samenwerking tussen de Universitei
Pancreatitis
De alvleesklier is een lange, platte klier die zich achter de maag in de bovenbuik bevindt. Zijn belangrijkste taak is het produceren van enzymen die helpen bij de spijsvertering van een persoon en ho