Ny analyse etablerer globale mikrobielle signaturer for tykktarmskreft

Kreft har lenge vært kjent for å oppstå på grunn av miljøeksponering som usunt kosthold eller røyking. I det siste, mikrober som lever i og på kroppen vår har kommet inn på scenen som viktige aktører:mens magekreft kan skyldes en enkelt bakterieart, Helicobacter pylori, rollen som tarmmikrober spiller i utviklingen av tykktarmskreft - den tredje vanligste kreften i verden - er mindre tydelig. For å bestemme deres innflytelse, foreningsstudier tar sikte på å kartlegge hvordan mikrober som koloniserer tarmen til tykktarmskreftpasienter er forskjellige fra de som bor i friske individer.

Forskere fra EMBL, universitetet i Trento, og deres internasjonale samarbeidspartnere har nå analysert flere eksisterende mikrobiomforeningsstudier av tykktarmskreft sammen med nylig genererte data. Metaanalysene deres etablerer sykdomsspesifikke mikrobiomendringer som er globalt robuste - konsistente i syv land på tre kontinenter - til tross for forskjeller i miljø, kosthold og livsstil. Studien deres har blitt publisert i dag i Naturmedisin .

Georg Zeller fra European Molecular Biology Laboratory (EMBL) i Heidelberg, Tyskland:"Vi brukte en grundig maskinlæringsanalyse for å identifisere mikrobielle signaturer for tykktarmskreft. Vi validerte disse signaturene i tidlige kreftstadier og i flere studier, slik at de kan tjene som grunnlag for fremtidig ikke-invasiv kreftscreening. "

Nicola Segata fra University of Trento i Italia:"Vi etablerte ikke bare et panel med tarmmikrober assosiert med tykktarmskreft på tvers av befolkninger, men fant også signaturer i mikrobiell metabolisme som har lignende prediktiv kraft. Disse vil muliggjøre ny forskning som tar sikte på å forstå hvordan tarmmikrober kan forårsake årsak til kreftutvikling. "

Studien ledet av forskere fra EMBL fokuserer på en prosess der visse tarmbakterier gjør gallsyrer som er en del av fordøyelsessaftene våre til metabolitter som kan være kreftfremkallende. Den relaterte studien fra University of Trento viser hvordan visse bakterieklasser bryter ned kolin, et essensielt næringsstoff som finnes i kjøtt og andre matvarer, og gjør den til en potensielt farlig metabolitt. Denne metabolitten har tidligere vist seg å øke kardiovaskulær sykdom, og kan nå også knyttes til tykktarmskreft.

En av utfordringene ved metagenomiske studier, som er basert på genetisk materiale fra mikrober i miljøprøver som avføring, er å knytte genetiske fragmenter til de forskjellige mikrobielle organismer de tilhører. Målet med denne såkalte taksonomiske profileringsoppgaven er å identifisere og kvantifisere bakterieartene som er tilstede i prøven. "Til tross for forskjellige tilnærminger innen taksonomisk profilering og statistisk analyse, våre studier kom til svært like konklusjoner, "sier EMBL -gruppeleder Peer Bork, "som gjør dette til et av de mest lovende tilfellene for mikrobiombasert diagnostikk så langt."

"På vei til å fullt ut karakterisere det menneskelige tarmmikrobiomet for foreningsstudier"

I panelet med reproduserbare mikrobielle markører assosiert med tykktarmskreft som ble etablert, det er begge tidligere koblede bakterier, slik som Fusobacterium nucleatum, og nye mikrobielle arter og gener. "I analysen av metagenomiske data, nøkkelrollen spilles av beregningsanalysen. Vi trengte å utvikle algoritmer for å identifisere mikrober med svært høy oppløsning og presisjon, "sier Segata som ledet studien ved University of Trento." Genet som nedbryter kolin i en potensielt farlig metabolitt er et godt eksempel. Dette genet bæres ofte i tarmmikrobiomet av en bakterieart som ikke har et navn, og som vi oppdaget i et annet verk tidligere i år. "

I dette andre verket publisert i tidsskriftet Cell, Segata og hans gruppe identifiserte - via metagenomics - flere hundre mikrobielle arter som er utbredt i tarmmikrobiomet, men forble uutforsket ved bruk av standard eksperimentelle verktøy. "Å fortsette denne innsatsen for å avdekke mangfoldet i tarmmikrobiomet fullt ut, kan føre til ytterligere foreninger av mikrobiomedlemmer med andre menneskelige sykdommer."

Ytterligere utvidelse av kullstørrelser og populasjonsmangfold

Studiene fant også at antall og størrelse på kohorter som er inkludert i metaanalysen, var nøkkelen for å etablere en sterk sammenheng mellom tarmmikrobiomet og tykktarmskreft. "Tarmmikrobiomet er sterkt avhengig av faktorer som kosthold, livsstil, og miljø, "fortsetter Segata, "og med tanke på geografisk og kulturelt mangfoldig befolkning er det derfor nødvendig for å skaffe mikrobielle signaturer som faktisk er globalt forbundet med tykktarmskreft." Dette betyr også at å inkludere flere metagenomiske prøver fra underrepresenterte populasjoner og nærme seg prøvestørrelsen til noen nåværende humane genetiske studier kan ytterligere forbedre foreningen og bedre drive fremtidige mikrobiombaserte diagnostiske og terapeutiske strategier for tykktarmskreft.

• MUSC-studie gir bevis for sammenheng mellom lekkasje i tarmen og autoantistoffproduksjon hos HIV-positive pasienter
• Tarmmikrobiota kan bidra til å forutsi forekomst av tykktarmskreft