Nová analýza stanovuje globálne mikrobiálne podpisy pre rakovinu hrubého čreva a konečníka

Už dlho je známe, že rakovina vzniká v dôsledku environmentálnych expozícií, ako je nezdravá strava alebo fajčenie. V poslednej dobe, mikróby žijúce v našom tele a na našom tele vstúpili do štádia ako kľúčoví hráči:zatiaľ čo rakovinu žalúdka môže spôsobiť jediný bakteriálny druh, Helicobacter pylori, úloha, ktorú črevné mikróby zohrávajú pri vzniku kolorektálneho karcinómu - tretieho najčastejšieho rakoviny na svete - je menej jasná. Aby sa určil ich vplyv, Cieľom asociačných štúdií je zmapovať, v čom sa mikróby kolonizujúce črevá pacientov s rakovinou hrubého čreva a konečníka líšia od tých, ktoré obývajú zdravé subjekty.

Vedci z EMBL, univerzita v Trente, a ich medzinárodní spolupracovníci teraz analyzovali niekoľko existujúcich mikrobiómových asociačných štúdií rakoviny hrubého čreva a konečníka spolu s novo generovanými údajmi. Ich metaanalýzy stanovujú mikrobiómové zmeny špecifické pre choroby, ktoré sú globálne robustné - konzistentné v siedmich krajinách na troch kontinentoch - napriek rozdielom v životnom prostredí, diéta a životný štýl. Ich štúdia bola publikovaná dnes v Prírodná medicína .

Georg Zeller z Európskeho laboratória molekulárnej biológie (EMBL) v Heidelbergu, Nemecko:„Na identifikáciu mikrobiálnych podpisov pre kolorektálny karcinóm sme použili rigoróznu analýzu strojového učenia. Tieto podpisy sme validovali v počiatočných štádiách rakoviny a vo viacerých štúdiách, aby mohli slúžiť ako základ pre budúci neinvazívny skríning rakoviny. “

Nicola Segata z University of Trento v Taliansku:„Nielenže sme založili panel črevných mikróbov spojených s kolorektálnym karcinómom naprieč populáciami, ale tiež našiel podpisy v mikrobiálnom metabolizme, ktoré majú podobnú prediktívnu silu. To umožní nový výskum zameraný na pochopenie toho, ako môžu črevné mikróby kauzálne prispieť k rozvoju rakoviny. “

Štúdia vedená vedcami EMBL sa zameriava na proces, v ktorom určité črevné baktérie premieňajú žlčové kyseliny, ktoré sú súčasťou našich tráviacich štiav, na metabolity, ktoré môžu byť karcinogénne. Súvisiaca štúdia z University of Trento ukazuje, ako určité triedy baktérií degradujú cholín, základná živina obsiahnutá v mäse a iných potravinách, a urobte z neho potenciálne nebezpečný metabolit. Tento metabolit už predtým dokázal zvýšiť riziko kardiovaskulárnych chorôb, a teraz môžu byť tiež spojené s rakovinou hrubého čreva a konečníka.

Jednou z výziev metagenomických štúdií je, ktoré sú založené na genetickom materiáli z mikróbov vo vzorkách životného prostredia, ako je stolica, je prepojiť genetické fragmenty s rôznymi mikrobiálnymi organizmami, ku ktorým patria. Cieľom tejto takzvanej taxonomickej profilovacej úlohy je identifikovať a kvantifikovať bakteriálne druhy prítomné vo vzorke. „Napriek rôznym prístupom v taxonomickom profilovaní a štatistickej analýze, naše štúdie dospeli k veľmi podobným záverom, “hovorí vedúci skupiny EMBL Peer Bork, „čo z neho robí jeden z najsľubnejších prípadov doterajšej diagnostiky založenej na mikrobiómoch.“

"Na ceste k úplnej charakterizácii mikrobiómu čreva človeka pre asociačné štúdie"

Na paneli reprodukovateľných mikrobiálnych markerov spojených s kolorektálnym karcinómom, ktoré boli stanovené, existujú obidve predtým spojené baktérie, ako je Fusobacterium nucleatum, a nové mikrobiálne druhy a gény. „Pri analýze metagenomických údajov kľúčovú úlohu zohráva výpočtová analýza. Potrebovali sme vyvinúť algoritmy na identifikáciu mikróbov s veľmi vysokým rozlíšením a presnosťou, "hovorí Segata, ktorý viedol štúdiu na univerzite v Trente." Gén, ktorý degraduje cholín v potenciálne nebezpečnom metabolite, je dobrým príkladom. Tento gén je často nesený v črevnom mikrobióme bakteriálnym druhom, ktorý nemá meno a ktorý sme objavili v inej práci začiatkom tohto roka. "

V tejto ďalšej práci publikovanej v časopise Cell Segata a jeho skupina identifikovali - prostredníctvom metagenomiky - niekoľko stoviek mikrobiálnych druhov, ktoré sa vyskytujú v črevnom mikrobióme, ale zostali doposiaľ nepreskúmané pomocou štandardných experimentálnych nástrojov. "Pokračovanie tohto úsilia o úplné odhalenie rozmanitosti črevného mikrobiómu môže viesť k nájdeniu ďalších asociácií členov mikrobiómu s inými ľudskými chorobami."

Ďalej rozšírenie veľkostí kohort a populačnej rozmanitosti

Štúdie tiež zistili, že počet a veľkosť kohort zahrnutých v metaanalýze boli kľúčové pre vytvorenie silnej asociácie medzi črevným mikrobiómom a kolorektálnym karcinómom. „Črevný mikrobióm do značnej miery závisí od faktorov, ako je strava, životný štýl, a životné prostredie, “pokračuje Segata, "a zváženie geograficky a kultúrne rozmanitých populácií je teda potrebné na získanie mikrobiálnych podpisov, ktoré sú skutočne globálne spojené s rakovinou hrubého čreva a konečníka." To tiež znamená, že zahrnutie viacerých metagenomických vzoriek z nedostatočne zastúpených populácií a priblíženie sa k veľkosti vzorky niektorých súčasných ľudských genetických štúdií môže ďalej zlepšiť asociáciu a lepšie riadiť budúce diagnostické a terapeutické stratégie založené na mikrobiómoch pre rakovinu hrubého čreva a konečníka.

• Štúdia MUSC poskytuje dôkaz o spojení medzi netesným črevom a produkciou autoprotilátok u HIV pozitívnych pacientov
• Črevná mikroflóra môže predpovedať výskyt rakoviny hrubého čreva a konečníka