Črevesna mikrobiota lahko pomaga napovedati pojav kolorektalnega raka

Črevesno mikrobioto - populacijo mikrobov, ki živijo v našem črevesju - lahko uporabimo za napovedovanje nastanka kolorektalnega raka, druga najpogostejša vrsta raka pri ženskah in tretja pri moških.

Raziskava mednarodne skupine znanstvenikov, vključno z Brazilci, je pokazala povezavo med kolorektalnim rakom in spremembami vzorcev črevesne mikrobiote, ki niso odvisne od prehranskih navad preučevane populacije. Odkritje utira pot razvoju neinvazivnih testov, ki bi lahko napovedali nastanek bolezni.

Študija je objavljena ta ponedeljek, 1. april, v reviji Nature Medicine. Njegov prvi avtor je Andrew Maltez Thomas, ki je doktoriral iz bioinformatike na Univerzi v São Paulu (USP), Brazilija. Thomasa je podprla raziskovalna fundacija São Paulo - FAPESP prek štipendije za raziskovalno prakso na Univerzi v Trentu v Italiji.

V eni največjih in najrazličnejših raziskav na to temo, Raziskovalci so združili metagenomiko, bioinformatika in strojno učenje (z uporabo umetne inteligence) za povezovanje pojava kolorektalnega raka s podatki o črevesni mikrobioti za 969 ljudi v Kanadi, Kitajska, Francija, Nemčija, Japonska in ZDA.

Ugotovitve so identificirale skupine mikroorganizmov, povezanih s kolorektalnim rakom, v vseh raziskanih populacijah, in podpisi v mikrobni presnovi (vzorci presnovkov, ki jih proizvajajo mikroorganizmi), ki jih je mogoče uporabiti za napovedovanje pojava bolezni. Raziskava je imela še dva pomembna rezultata. Eno je odkritje v črevesju bolnikov z rakom debelega črevesa in danke posebne vrste bakterij, ki jih običajno najdemo v ustih in dihalnih poteh. Druga je korelacija med kolorektalnim rakom in prisotnostjo gena za mikrobni encim, ki razgrajuje holin, bistveno hranilo skupine B.

Študija je odkrila višjo raven bakterijske vrste Fusobacterium nucleatum pri bolnikih z rakom debelega črevesa in danke kot pri zdravih posameznikih. Ta bakterija običajno naseljuje predele ust, in kislost drugih delov prebavil je bila zanj usodna.

"Večje število ustnih bakterij običajno potuje v črevo pri bolnikih z rakom debelega črevesa in danke. Ta selitev lahko povzroči vnetje v črevesju, nastanek tumorja, "Je rekel Thomas." Vendar ne vemo dejanskega vzroka za selitev, le da obstaja povezava med prisotnostjo teh bakterij v črevesju in kolorektalnim rakom in da je treba to povezavo dodatno raziskati. "

Drugo odkritje, pomembna prisotnost gena za mikrobni encim holin trimetilamin-liaza (cutC) v blatu pri bolnikih z rakom debelega črevesa in danke, krepi možnost kancerogene povezave med črevesno mikrobioto in maščobno prehrano, kažejo prejšnje raziskave. "Ko encim cepi holin, ki ga je veliko v prehrani, ki vsebuje velike količine rdečega mesa in druge maščobne hrane, sprošča acetaldehid, dobro znana rakotvorna snov, «Je rekel Thomas.

V študiji je raziskovalci so uporabili podatke o sestavi in ​​številčnosti vseh bakterij, najdenih v 969 vzorcih iztrebkov. Za razvoj preproste metode analize, ki jo lahko klinike in bolnišnice široko uporabljajo, izbrali so statistično pomembne bakterije.

"Naši rezultati 16 vrst bakterij so bili primerljivi z rezultati iz analiz vseh vrst. To je pomemben korak pri razvoju preprostega diagnostičnega orodja, ki ne potrebuje sekvenciranja celotne mikrobiote, vendar ima potrebno natančnost, «Je rekel Thomas.

Združenje ni vzročna zveza

Raziskave o povezavah med črevesno mikrobioto in zdravjem ljudi so se v zadnjih desetih letih povečale, vendar nova študija prinaša inovacije tako, da si bakterije predstavlja kot označevalce razvoja bolezni.

"Markerje običajno iščemo neposredno v povezavi s tumorskimi celicami. Uporabljamo drugačen koncept. Naša analiza temelji na spremembah razmeroma majhnega nabora bakterij v spektru več sto bakterij, ki živijo v črevesju in lahko kažejo na prisotnost bolezen, "je dejal Emmanuel Dias-Neto, raziskovalec v Mednarodnem raziskovalnem centru (CIPE) A.C. Camargo Cancer Center in soavtor članka.

Zaporedje DNA, pridobljene iz črevesne mikrobiote, je raziskovalcem omogočilo identifikacijo bakterij, prisotnih v vsakem vzorcu blata, za merjenje količine vsake bakterije, in opredeliti različice v njihovih genomih, ki so lahko povezane z različnimi izidi, kot je povečano tveganje za kolorektalni rak.

Poudariti je treba, vendar da študija ni pokazala, da spremembe v črevesni mikrobioti povzročajo kolorektalni rak.

"Zaznali smo združenje, vendar to ne pomeni nujno vzročne zveze. Vprašanje je, ali lahko določene bakterije povzročijo raka ali rak ustvari drugačno okolje v kolorektalnem kanalu in s tem daje prednost nekaterim bakterijam pred drugimi. Nimamo še odgovora, kar bi bilo bistveno za rezultate raziskav, opisanih v članku, za pomoč pri razvoju terapij za zdravljenje kolorektalnega raka, "je dejal João Carlos Setubal, Redni profesor na oddelku za biokemijo Univerze v Sao Paulu, koordinatorka univerzitetnega medsebojnega podiplomskega programa za bioinformatiko, in tudi soavtor članka. Setubal in Dias-Neto sta nadzorovala Thomasovo doktorsko raziskavo.

Računalniška analiza

Po mnenju raziskovalcev, to je morda največja študija kolorektalnega raka doslej, ki temelji na podatkih iz vzorcev iztrebkov in tako različnih populacij. Skupina je analizirala podatke petih javnih študij in dveh drugih študij raziskovalcev na Univerzi v Trentu.

S podatki iz teh sedmih študij so lahko identificirali encime in bakterije, in ugotoviti, kako lahko črevesna mikrobiota napoveduje razvoj kolorektalnega raka. Za potrditev svojih ugotovitev so uporabili podatke dveh drugih študij z 200 vzorci.

"DNK zaporedje vzorcev, ki je zahteval razlikovanje med DNK mikrobiote in DNK človeka, je bil način za identifikacijo in količinsko opredelitev vrst mikroorganizmov in njihovih genov v vzorcih, "Je rekel Thomas." Iz vzorcev iztrebkov smo izvlekli DNK in jo sekvencirali. Nato smo za analizo podatkov uporabili računske metode. Posledično smo lahko identificirali in količinsko opredelili vrsto in številčnost genov. "

Ker so podatki prišli iz različnih študij, raziskovalci so uporabili sofisticirane statistične metode, da so jih analizirali kot celoto.

"Uporabili smo meta-analitične statistične metode in tehnike strojnega učenja, da bi ugotovili, kako napovedni so bili rezultati, «Je rekel Thomas.

Ugotovitve je potrdil Nicola Segata, računalniški biolog na Univerzi v Trentu in nadzornik v tujini za projekt, in okrepljeno z drugo študijo, izvedeno v Evropskem laboratoriju za molekularno biologijo (EMBL) v Nemčiji, o povezavah med črevesnim mikrobiomom in rakom. Članek o študiji EMBL je objavljen v isti številki Nature Medicine.

"Med pripravo člankov, izmenjali smo si podatke in informacije z drugo skupino v partnerstvu, ki se je izkazalo za zelo pomembno za okrepitev naših ugotovitev. Čeprav smo uporabljali tehnike strojnega učenja in različne statistične metode, prišli smo do istega zaključka, da lahko črevesni mikrobiom napoveduje prisotnost kolorektalnega raka v različnih populacijah in študijah, «Je rekel Thomas.

• Nova analiza ugotavlja globalne mikrobne znake kolorektalnega raka
• Ribja sluz je lahko potencialni vir antibiotikov