Новый анализ устанавливает глобальные микробные сигнатуры колоректального рака

Давно известно, что рак возникает из-за воздействия окружающей среды, такого как нездоровое питание или курение. Недавно, микробы, живущие в нашем теле и на нем, вышли на сцену в качестве ключевых игроков:хотя рак желудка может быть вызван одним видом бактерий, Helicobacter pylori, Роль кишечных микробов в развитии колоректального рака - третьего по распространенности рака в мире - менее ясна. Чтобы определить их влияние, Ассоциативные исследования направлены на то, чтобы составить карту того, чем микробы, колонизирующие кишечник больных колоректальным раком, отличаются от микробов, населяющих здоровых людей.

Исследователи из EMBL, Университет Тренто, и их международные сотрудники проанализировали несколько существующих исследований ассоциаций микробиома колоректального рака вместе с недавно полученными данными. Их мета-анализы устанавливают изменения микробиома, связанные с конкретными заболеваниями, которые являются устойчивыми в глобальном масштабе - одинаковыми для семи стран на трех континентах - несмотря на различия в окружающей среде, диета и образ жизни. Их исследование было опубликовано сегодня в Природа Медицина .

Георг Целлер из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге, Германия:«Мы использовали тщательный анализ машинного обучения для определения микробных сигнатур колоректального рака. Мы проверили эти сигнатуры на ранних стадиях рака и в нескольких исследованиях, так что они могут служить основой для будущего неинвазивного скрининга рака ».

Никола Сегата из Университета Тренто в Италии:«Мы не только создали группу кишечных микробов, связанных с колоректальным раком, среди населения, но также обнаружил признаки микробного метаболизма, которые имеют аналогичную прогностическую силу. Это позволит провести новые исследования, направленные на понимание того, как кишечные микробы могут причинно способствовать развитию рака ».

Исследование, проведенное учеными EMBL, сосредоточено на процессе, в котором определенные кишечные бактерии превращают желчные кислоты, входящие в состав наших пищеварительных соков, в метаболиты, которые могут быть канцерогенными. Соответствующее исследование Университета Тренто показывает, как определенные классы бактерий разлагают холин, важное питательное вещество, содержащееся в мясе и других продуктах, и превратить его в потенциально опасный метаболит. Ранее было показано, что этот метаболит увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний, и теперь он также может быть связан с колоректальным раком.

Одна из задач метагеномных исследований, которые основаны на генетическом материале микробов в образцах окружающей среды, таких как стул, заключается в связывании генетических фрагментов с различными микробными организмами, к которым они принадлежат. Целью этой так называемой задачи таксономического профилирования является идентификация и количественная оценка видов бактерий, присутствующих в образце. "Несмотря на разные подходы к таксономическому профилированию и статистическому анализу, наши исследования пришли к очень похожим выводам, "говорит лидер группы EMBL Пер Борк, «что делает это одним из самых многообещающих случаев для диагностики на основе микробиома».

«На пути к полной характеристике микробиома кишечника человека для ассоциативных исследований»

В панели воспроизводимых микробных маркеров, связанных с колоректальным раком, которые были установлены, есть обе ранее связанные бактерии, такие как Fusobacterium nucleatum, и новые виды и гены микробов. «Анализируя метагеномные данные, ключевую роль играет вычислительный анализ. Нам нужно было разработать алгоритмы для идентификации микробов с очень высоким разрешением и точностью, - говорит Сегата, руководивший исследованием в Университете Тренто. - Хорошим примером является ген, расщепляющий холин на потенциально опасный метаболит. Этот ген часто переносится микробиомом кишечника не имеющим названия видом бактерий, который мы обнаружили в другой работе ранее в этом году ».

В этой другой работе, опубликованной в журнале Cell, Сегата и его группа идентифицировали - с помощью метагеномики - несколько сотен видов микробов, которые преобладают в микробиоме кишечника, но до сих пор остаются неизученными с использованием стандартных экспериментальных инструментов. «Продолжение этих усилий по полному раскрытию разнообразия микробиома кишечника может привести к обнаружению дополнительных ассоциаций членов микробиома с другими заболеваниями человека».

Дальнейшее увеличение размеров когорт и разнообразия населения

Исследования также показали, что количество и размер когорт, включенных в метаанализ, были ключевыми для установления тесной связи между микробиомом кишечника и колоректальным раком. "Микробиом кишечника сильно зависит от таких факторов, как диета, образ жизни, и окружающая среда, "продолжает Сегата, «и поэтому необходимо учитывать географическое и культурное разнообразие населения для получения микробных сигнатур, которые действительно глобально связаны с колоректальным раком». Это также означает, что включение большего количества метагеномных образцов из недостаточно представленных популяций и приближение к размеру выборки некоторых текущих генетических исследований человека может еще больше улучшить ассоциацию и лучше управлять будущими диагностическими и терапевтическими стратегиями на основе микробиома для колоректального рака.

• Исследование MUSC предоставляет доказательства связи между протекающей кишкой и производством аутоантител у …
• Микробиота кишечника может помочь предсказать возникновение колоректального рака