Atlas mikrobioma raka daje jasnejšo sliko mikrobiote, ki živi v organih

Biomedicinski inženirji na univerzi Duke so razvili algoritem za odstranjevanje kontaminiranih mikrobnih genetskih informacij iz Atlasa genoma raka (TCGA). Z jasnejšo sliko o mikrobioti, ki živi v različnih organih v zdravih in rakavih stanjih, raziskovalci bodo zdaj lahko našli nove biomarkerje bolezni in bolje razumeli, kako številni raki vplivajo na človeško telo.

V prvi študiji z uporabo na novo dekontaminiranega nabora podatkov, raziskovalci so že odkrili, da imajo normalna in rakava organska tkiva nekoliko drugačno sestavo mikrobiote, da lahko bakterije s teh obolelih mest vstopijo v krvni obtok, in da bi te bakterijske informacije lahko pomagale pri diagnosticiranju raka in napovedovanju rezultatov pacienta.

Rezultati so objavljeni 30. decembra v reviji Gostitelji celic in mikrobi .

TCGA je pomemben program za genomiko raka, ki je molekularno označil več kot 20, 000 primarnih raka in ustreznih zdravih vzorcev, ki zajemajo 33 vrst raka. Proizvedel je več kot 2,5 milijona gigabajtov "omičnih" podatkov. Atlas vsebuje prisotnost DNK, kateri epigenetski označevalci so na DNK, katera DNK je vklopljena in katere beljakovine nastajajo. Na voljo je za javno uporabo.

Ena študija iz podatkov atlasa je pokazala, da je pri kolorektalnem raku veliko Fusobacterium nucleatum, kar se je od takrat pokazalo kot stopnja, preživetje, metastaze in celo odzivi na zdravila te vrste raka. Številne druge študije so iskale takšne bakterijske biomarkerje, pa jih je bilo odkritih le malo. Velik razlog za to je kontaminacija.

Ko laboratoriji po naključju v bakterije vnesejo bakterije, postaja težko razbrati, katere vrste so bile dejansko v vzorcih. Medtem ko lahko podobne študije mikrobiomov z materiali, bogatimi z mikrobi, kot je iztrebki, premagajo majhne količine onesnaženja, relativno majhni vzorci, vzeti iz živih človeških organov in vzorcev tumorjev, ne morejo.

Pri pregledu podskupine podatkov o zaporedju TCGA, prejšnje analize so pokazale, da je mikrobna DNK številnih vrst posledica laboratorijske kontaminacije.

Vse študije mikrobiote pesti misel, da če najdete mikrobe, je bil res v tkivu ali je med obdelavo prišlo do kontaminacije? Izumili smo metodo, ki lahko izvleče mikrobe, ki so bili resnično v vsakem vzorcu, in jo uporabili za izdelavo tega, kar smo poimenovali Atlas mikrobioma raka, ki bo za skupnost izjemen vir in nam bo omogočil razumevanje, kako rak spreminja mikrobiom organa. "

Xiling Shen, izredni profesor biomedicinskega inženiringa pri družini Hawkins pri Dukeju

Metodo odstranjevanja kontaminacije iz podatkov TCGA je izumil Anders Dohlman, podiplomski študent v Shenovem laboratoriju. Dohlman je najprej primerjal podpise mikrobiomov med tkivi raka iz različnih organov in krvi, in izključili onesnaževalne vrste, ki so se pojavile brez razlikovanja. Nato je primerjal podpise mikrobiomov enakih vzorcev, ki so bili obdelani na ločenih mestih, od Harvarda do Baylorja. Dohlman je zaključil, da bi bile mikrobne vrste, ki jih je mogoče odkriti le z določenega mesta, onesnaževalci, kar mu omogoča, da za vsako spletno mesto dodeli edinstven podpis kontaminacije.

"Velik izziv v tem procesu so bile vrste z različnimi dokazi, ki so bakterije, ki so tako onesnaževalne kot endogene za tkivo, "je dejal Dohlman." Ker pa ima TCGA toliko različnih vrst podatkov, uspelo nam je izmuzniti. Veliki podatki res pomagajo! "

Ta prizadevanja že prinašajo dividende na različne načine. Po uporabi Dohlmanovega algoritma za dekontaminacijo, raziskovalci so natančno preučili podpise mikrobiote vzorcev, odvzetih bolnikom z rakom debelega črevesa in danke. Odkrili so dve edinstveni skupini bakterij, ki jih pogosto najdemo skupaj, eden od njih se zdi povezan s preživetjem bolnikov.

Raziskovalci so tudi odkrili, da nekateri raki resnično spremenijo mikrobiom njihovih rezidenčnih organov. Lahko bi bilo, Shen razlogi, da tumorji spremenijo mikrookolje organa, zaradi česar je bolj ali manj gostoljubna do različnih mikrobnih vrst. Z iskanjem mikrobnih podpisov v vzorcih krvi bolnikov, ugotovili so tudi, kljub običajni modrosti nasprotno, nekatere bakterije najdejo pot v krvni obtok, kar bi lahko bilo tudi pokazatelj napredovanja raka.

"Na tem področju je prišlo do neke vrste krize glede tega, ali je mogoče reproducirati odmevne dokumente ali ne, zaradi izziva kontaminacije, "je rekel Shen." Na primer, medtem ko bi en center lahko reproduciral svoje rezultate, drug center ne bi. To pojasnjuje, zakaj:Vsak center ima svojo zelo dosledno pristranskost. (Lastni onesnaževalci z mikrobi.) V prihodnosti, nove študije lahko z našo metodo odstranijo to pristranskost in reproducirajo rezultate, raziskovalni centri pa bi lahko uporabili svojo pristranskost, ki smo jo ugotovili, za ublažitev njihove kontaminacije. "

• MIND in sredozemska prehrana sta povezani s kasnejšim nastopom Parkinsonove bolezni
• Raziskovalci opredeljujejo preprost način za odpravo napak pri sekvenciranju, ki jih povzroči prenosni sekvencer DNK