Rakovina je ochorenie spôsobené mutáciami génov ním postihnutého organizmu. Tieto mutácie majú za následok dysreguláciu príslušných buniek, vypnutie programov, ktoré modulujú rast a proliferáciu buniek, alebo ktoré tvoria nádory.
Avšak, všetky ľudské rakoviny nie sú spôsobené mutáciami iba v ľudskom genóme. Napríklad rakoviny pankreasu sú najčastejšie hostiteľmi mikróbov, ktoré u týchto pacientov rozkladajú najčastejšie používané lieky na chemoterapiu, ako ukazuje štúdia z roku 2017 v časopise Science. Vedca Gregoryho Poorea to viedlo k úlohe mikróbov pri rôznych rakovinách.
Spojenie s odborníkmi z rôznych odborov, vedci skúmali viacvrstvové interakcie, ktoré sa vyskytujú medzi nádormi a hostiteľom mikróbov, ktoré žijú na a v ľudskom tele. Vedúci výskumu Rob Knight povedal:"Takmer všetky predchádzajúce výskumy rakoviny predpokladali, že nádory sú sterilné prostredie, a ignorovali komplexnú súhru ľudských rakovinových buniek s baktériami," vírusy a iné mikróby, ktoré žijú v našom tele a na našom tele. Počet mikrobiálnych génov v našich telách výrazne prevyšuje počet ľudských génov, Preto by nemalo byť prekvapujúce, že nám poskytujú dôležité stopy pre naše zdravie. “
Detekcia rakoviny v najskorších štádiách pomocou jednoduchého odberu krvi je cieľom niekoľkých spoločností, ktoré v súčasnosti vyvíjajú „kvapalné biopsie“ na detekciu cirkulujúcej DNA ľudského nádoru. Vedci z UC San Diego teraz dokázali, že môžu určiť, kto má rakovinu, a aký typ, na základe odpočtu mikrobiálnej DNA nachádzajúcej sa v ich krvi. Obrazový kredit:Szabolcs Borbely / Shutterstock Prvým krokom bolo preskúmanie údajov o mikrobiálnych génoch uložených v The Cancer Genome Atlas, čo je rozsiahla databáza genómových údajov spojených s nádorom, zozbieraných z tisícov nádorov a uchovávaných Národným onkologickým ústavom. Vedci tvrdia, že ich je to prvýkrát, čo sa vedci pokúsili identifikovať mikrobiálnu DNA z ľudských genomických údajov v takom pôsobivom rozsahu.
Skúmali viac ako 18, 000 vzoriek ľudských nádorov, prevzaté z takmer 10, 500 pacientov s 33 rôznymi druhmi nádorov. Pokúsili sa nájsť charakteristické vzorce mikrobiálnych génov spojených so špecifickými nádormi. Niektorí sú už známi, ako je väzba medzi HPV (ľudský papilomavírus) a rakovinou krčka maternice, hlava, a krk, alebo to z Fusobacterium druhy s rakovinou čreva.
Vedci tiež zistili mnoho nových mikrobiálnych vzorcov, ktoré dokázali rozlíšiť jeden typ rakoviny od druhého. Jedným z príkladov je Faecalibacterium , druh, ktorý dokáže rozpoznať rakovinu hrubého čreva z iných typov nádorov.
Vedci tak dospeli k pochopeniu toho, ako vyzerá mikrobióm tisícov vzoriek rakoviny. Ďalším krokom bolo využiť silu strojového učenia, aby sme zistili, či sú niektoré z týchto mikrobiálnych vzorcov špecifické pre rakoviny určitých typov. Vyškolili svoje programy strojového učenia, aby zachytili také špecifické asociácie a použili ich na diagnostiku typu rakoviny. Potom vyskúšali svoje stovky modelov a zistili, k ich spokojnosti, že by mohli identifikovať typ rakoviny založený výlučne na mikrobiálnej DNA v krvi.
Ďalší krok, pre vedcov, bolo z súboru údajov odstrániť pokročilé rakoviny. Program bol stále schopný rozlíšiť mnoho typov rakoviny v štádiách I a II iba na základe mikrobiálnych údajov. Vedci potom vykonali prísne postupy na dekontamináciu bioinformatických údajov, čo znamená, že bolo odstránených viac ako 90% mikrobiálnych údajov. Aj tak, stroj správne identifikoval mnoho raných rakovín podľa typu.
V pilotnej štúdii tím vedcov odobral vzorky krvi asi 100 pacientom s tromi druhmi rakoviny, vrátane približne 60, 25, a 15 pacientov, každý s prostatou, pľúca, a rakovina melanómu. Použitím svojich nástrojov vyrobených na mieru zaistili, že údaje sú čo najspoľahlivejšie, a to odstránením kontaminujúcich údajov. Potom odobrali údaje o mikrobiálnom profile pre každú zo vzoriek krvi.
Porovnaním týchto profilov navzájom a so vzorkami plazmy odobratých asi 70 dobrovoľníkom bez chorôb, tím zistil, že ich modely strojového učenia môžu odlišovať ľudí s rakovinou od tých, ktorí ju nemajú, vo väčšine prípadov. To znamená, mohli vyzdvihnúť 86% ľudí s rakovinou pľúc, pričom správne vylúčili ochorenie pľúc u všetkých jedincov negatívnych na tento stav. Tiež mohli rozlišovať medzi každým z typov rakoviny. Napríklad mohli v 81% prípadov správne povedať, či pacient má rakovinu pľúc alebo rakovinu prostaty.
Spoluautor Sandip Pravin Patel hovorí:"Schopnosť, v jednej trubici krvi, mať komplexný profil DNA nádoru (povaha), ako aj DNA pacientovej mikrobioty (vychovávať), tak povediac, je dôležitým krokom vpred v lepšom porozumení interakcií hostiteľského prostredia s rakovinou. “Vysvetľuje, že tento prístup je možné použiť na sledovanie toho, ako sa genóm nádoru a mikrobioty s časom mení, preto ho používa nielen ako diagnostický, ale aj monitorovací nástroj na dlhodobé sledovanie účinnosti liečby.
Pokračuje, „To by mohlo mať závažné dôsledky na starostlivosť o pacientov s rakovinou, a pri včasnom odhalení rakoviny, ak tieto výsledky budú pokračovať v ďalších testoch. “
Patel vysvetľuje, že väčšinu rakovín dnes možno diagnostikovať iba chirurgickou biopsiou, čo zahŕňa odstránenie časti podozrivého nádoru a vyšetrenie odborníkmi. Diagnóza je založená na molekulárnych markeroch špecifických pre každý typ rakoviny. Problém tohto prístupu spočíva v tom, že je invazívny, trvá to, a je drahy.
Nedávno pre mnohé z týchto rakovín boli vyvinuté tekuté biopsie. Tu sa vzorka krvi používa na detekciu špecifických mutácií v ľudskej DNA nachádzajúcich sa v obehu na diagnostiku špecifických nádorov. Zatiaľ čo krvné markery (väčšinou molekuly nachádzajúce sa na povrchu nádorových buniek) sa už používajú na diagnostiku a monitorovanie priebehu niektorých nádorov, genetické markery sú relatívne nové. Používajú sa pri niektorých nádoroch na sledovanie priebehu ochorenia, ale ich použitie na diagnostiku nádorov nie je schválené Úradom pre potraviny a liečivá (FDA).
Dôvodom je slabá presnosť týchto testov pri rozlišovaní medzi normálnymi variáciami v ľudských génoch a skutočnou prítomnosťou mutácií pri včasnej rakovine. Nielen preto, hovorí Patel, "Nemôžu zachytiť rakovinu, kde nie sú známe alebo nie sú zistiteľné zmeny ľudského genómu."
To znamená, že v tekutých biopsiách je pravdepodobne vysoká miera falošne negatívnych výsledkov, najmä pre zriedkavé nádory. Ak je rýchlosť mutácie nízka, a počet buniek haly je tiež nízky, šanca na zachytenie mutácie je skutočne malá. Preto pacientovi by mohlo byť povedané, že napriek prítomnosti nádoru neexistuje žiadny dôkaz rakoviny.
Súčasný test, ktorý je založený skôr na detekcii mikrobiálnej DNA ako nádorovej DNA, spočíva v tom, že odráža viditeľnejšie zmeny, pretože, na rozdiel od uniformity ľudskej DNA vo všetkých tkanivách ľudského tela, mikrobiálne profily DNA sa v jednotlivých tkanivách veľmi líšia. Preto namiesto toho, aby dúfali, že zachytia jednu z relatívne zriedkavých zmien v ľudskej DNA na diagnostikovanie nádoru, je jednoduchšie zachytiť zmeny v mikrobiálnej DNA, ktoré by mohli presne odrážať prítomnosť rakovín a ich typ, skôr v procese tvorby nádoru, v porovnaní s tekutými biopsiami aspoň v ich súčasnej fáze. To platí aj pre rakoviny, ktoré nemajú genetické mutácie, ktoré sú v súčasnosti zistiteľné pomocou tekutých biopsií.
Súčasná platforma môže stále zobrazovať falošne negatívne výsledky, hovoria vedci, ale zdokonaľujú svoj prístup o viac údajov, aby sa zvýšila presnosť predikcie. Ďalším nebezpečenstvom tohto prístupu je nadmerná diagnostika nádorov alebo vysoká miera falošne pozitívnych výsledkov.
A po tretie, mnohé mutácie nie sú rakovinové, ale súvisia s vekom alebo sú typu, ktorý spontánne ustupuje. V skutočnosti, bez testovania mikrobiálnej DNA, jednotlivec by o nich vôbec nevedel. Dokonca aj niektoré včasné rakoviny si liečbu skutočne nezaslúžia. Ako výsledok, je dôležité mať na pamäti, že včasný skríning a diagnostika rakoviny nie je vždy potrebný. O potrebe takýchto postupov by mal rozhodnúť klinický lekár.
Pozitívne mikrobiálne hodnoty by sa tiež nemali chápať ako rakovina, pokiaľ sa nevykonajú dodatočné testy na potvrdenie prítomnosti nádoru, určiť jeho typ a umiestnenie.
Tím sa teší na vývoj testu schváleného FDA na diagnostiku rakoviny.
Aby ste to dosiahli, potrebujú profilovať „normálne“ mikrobiálne vzorce medzi zdravými ľuďmi z mnohých rôznych populácií. Za druhé, musia rozhodnúť, či mikrobiálne podpisy nachádzajúce sa v mŕtvej krvi odrážajú prítomnosť mŕtvych, žiť, alebo prasknuté mikróby. To je dôležité pre vývoj presnejšieho prístupu.
Predbežné zistenia musia byť validované u väčšej populácie s oveľa väčším počtom pacientov, čo zahŕňa vysoké náklady vopred. Aby pomohli dosiahnuť svoje ciele, tím podal patentové prihlášky a založil spoločnosť s názvom Micronoma.
Vedci poukazujú na to, že hoci mikrobiológovia vo svojej práci bežne používajú dekontaminačné protokoly, nie je to častá prax v štúdiách rakoviny. Dúfajú, že táto štúdia zmení dôraz v oblasti biológie rakoviny, tým, že vedci zaoberajúci sa rakovinou urobia viac informovanými o mikróboch v ľudskom tele.
Za druhé, mohlo by to pomôcť posunúť nové pole krvných mikrobiómov spojených s rakovinou do terapeutík, pomáha pochopiť, čo mikróby robia pri rakovine a či ich možno použiť na liečbu týchto stavov. A ak áno, ďalšou otázkou je, či môžu byť dodávané alebo napodobňované na úspešnejšiu liečbu rakoviny.
Kliešte teraz nesú mnoho chorôb,
Biologická terapia môže znížiť riziko závažného ochorenia COVID-19
Nový superaktivujúci makrofágový receptor by mohol vysvetliť hyperzápal pri závažnom ochorení COVID-19
Mikroplast je v ľudskom odpade identifikovaný po prvýkrát
Obmedzený zápal čriev pri COVID-19
Bežný genetický variant vysvetľuje, prečo imunoterapia pri Crohnovej chorobe často zlyhá
Antibiotická rezistencia sa za dve desaťročia zdvojnásobí
Odolnosť voči antibiotikám predstavuje vážnu výzvu pre mnohé predtým liečiteľné infekčné choroby. V súčasnosti ukazuje sa, že rezistencia na antibiotiká sa zvyšuje oveľa rýchlejšie v porovnaní s vývoj
Kyslé pH zvyšuje infekciu SARS-CoV-2 up-reguláciou receptora ACE2
Pokračujúca pandémia koronavírusovej choroby 2019 (COVID-19), ktorá je spôsobená novým koronavírusom, totiž závažný akútny respiračný syndróm koronavírus 2 (SARS-CoV-2), si na celom svete vyžiadal via
Genetické riziko autoimunity môže byť spojené s rozdielmi v črevnom mikrobióme
Deti so zvýšeným genetickým rizikom cukrovky 1. typu majú iné črevné mikrobiómy ako deti s nízkym rizikom, našla sa nová štúdia. Tím vedcov z Linköping University vo Švédsku a University of Florida